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开关电源RCD钳位电路原理清楚吗,电容释放能量

深圳市宝威特电源有限公司 2024-03-06 10:30 次阅读

一、RCD钳位电路

反激式开关电源的RCD钳位电路由电阻R1、电容C1和二极管D1组成,如下图,其中:Lk为变压器的漏感,Lp为变压器原边绕组电感、Cds为Q1的寄生电容、T1为变压器、Q1是开关管、D2是输出整流二极管,E1是输出滤波电容。

变压器漏感Lk与原边电感Lp串联,原边电感Lp与变压器T1并联。原边电感Lp的能量可通过理想变压器T1耦合至副边,给后端负载提供能量。但变压器漏感Lk的能量无法耦合至副边,只能通过寄生电容释放能量,引起的尖峰电压,可以通过电阻R1吸收回路吸收能量。

1、工作原理

为了简化,其他的元器件已去掉,工作过程:Vin是整流之后的直流脉动电压,当开关管Q1关断时,漏极电流迅速下降,变压器原边电流给Cds充电,D1导通。由于C1容值远大于Cds,所以Lk释放的能量主要给C1充电。

由于电容电压具有不能突变的特性,且电容值越大电压变化率越小,因此C1的存在,降低了开关管漏源电压尖峰值,减小了开关管电压变化率,电源的EMI也就较好。

当绕组中的电流反向时,D1截止,C1充电结束,此时C1通过R1放电,C1吸收的漏感能量通过R1来消耗。

2、Uds关键波形分析

1)下图是开关管Q1的Vds电压随着时间变化的波形图,t1时刻前也就是纵坐标为零时候,Q1导通,由于变压器原边电感较大,且电感两端电压与电流变化率成正比,因此流经漏感电流线性上升,到t1时刻,Q1断开;

2)t1至t2时刻时,由于变压器原边电感的作用,流经变压器的原边电流基本不变,且此时RCD钳位电路中的二极管关断,输出电路的二极管D2反向截止。

这一阶段可以认为是变压器的原边电流对Q1的寄生电容Cds恒流充电。

而在此时电容C1向R1缓慢放电,当漏极电压大于整流后的输入电压与变压器副边的反馈电压之和后,变压器原边的能量耦合到副边,并经整流二极管D2整流,以及E1电容滤波之后开始向负载提供能量。

3)t2时刻后,ds大于输入电压与C1此时的两端电压之和,二极管D1导通,流经D1的电流急剧上升,同时钳位电容C1不断充电,直至t3时刻变压器原边电流下降为零时,二极管D1再次关断,此时漏极电压升至最大值。

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