有源钳位正激电路分析之续流管尖峰电压

硬开关电源最头疼的应该是MOSFET电压应力尤其是续流管的尖峰电压抑制，这涉及到MOSFET的可靠性，和效率及热性能是互相折中的。

有源钳位正激副边同步整流自激驱动因为电路简洁常被用到，但是电路参数的离散性对MOSFET电压应力有很大的影响，我这里谈两个不常见到的现象。

有源钳位正激自激驱动示意图，来自于德仪SLUU357

空载通常被认为是电压应力较小的应用条件，因为输出电感电流的方向，续流管体二极管在续流管关断后不导通没有反向恢复。但是在特定的离散参数下还是有可能出现很高的尖峰电压，如下图。

空载下续流管出现很高电压尖峰示意图

分析原因如下，如果续流管驱动电压在原边NMOS导通前不能将到门限电压以下，而变压器有较大漏感、整流管驱动回路有较大延时，续流管就会出现UIS（Unclamped Inductive Switching）现象，输出电感上和它上面的反向电流充当了UIS的一部分。这时空载输入电流会变的很大。

有源钳位正激副边自激驱动的续流管和整流管的死区时间通常比较小，若果你有样品可以实测下，但是这个死区时间并不是严格按照有源钳位正激PWM IC设定的原边NMOS和PMOS的死区时间来的，还受电路的离散参数影响。下图是正常样品，或者说大概率产品的续流管波形。

续流管Vds

因为死区时间较小基本看不到续流管体二极管导通，电压应力较容易控制。

续流管Vgs

而小概率的产品因为电路的离散参数变化同样测试条件下会出现下面的波形。

续流管Vds

续流管Vgs

电压尖峰增加了20%，同样的电压尖峰抑制电路很难平衡这种情况，如果按照80%的降额设计，这样的模块一定Over rating了，模块的效率和热性能下降也很明显。

有源钳位正激自激驱动对于设计和生产控制还是有很大的挑战。