开关电源中的钳位电路图介绍

本文为大家详细介绍开关电源中的钳位电路。

开关电源中的钳位电路

采用由瞬态电压抑制器TVS（P6KE200，亦称钳位二极管）、阻容吸收元件（钳位电容C和钳位电阻R 1）、阻尼电阻（R 2）和阻塞二极管（快恢复二极管FR106）构成的VDZ、R、C、VD型漏极钳位保护电路，如下图所示。

最典型的一种漏极钳位保护电路

设计要点及步骤

（1）选择钳位二极管。

采用P6KE200型瞬态电压抑制器（TVS），钳位电压UB=200V。

（2）确定钳位电压的最大值UQ（max）。

令一次侧感应电压（亦称二次侧反射电压）为UOR ，要求：

1.5U OR≤U Q（max）≤200V

实际可取U Q（max）=U B=200V.

（3）计算最大允许漏极电压U D（max）

为安全起见，U D （ max）至少应比漏-源极击穿电压7 00V留出5 0V的余量。这其中还考虑到P6KE200具有0.108%/℃的温度系数，当环境温度T A=25℃时，U B=200V;当T A=100℃时，UB=200V×［（1+0.108）%/℃］×100℃=221.6V，可升高21.6V。

（4）计算钳位电路的纹波电压。

（5）确定钳位电压的最小值U Q（min）

（6）计算钳位电路的平均电压。

（7）计算在一次侧漏感上存储的能量E L0

（8）计算被钳位电路吸收的能量EQ

当1.5W≤P O≤50W时，E Q=0.8E L0=0.8×27.2μJ=21.8μJ

注意：当P O>50W时，E Q=E L0=27.2μJ.当P O<1.5W时，不要求使用钳位电路。

（9）计算钳位电阻R1

（10）计算钳位电容C

（11）选择钳位电容和钳位电阻。

令由R 1、C确定的时间常数为τ：

将U Q（max） =U B、U Q（min） =90%U B、UQ=0.95UB和f=132kHz一并代入上式，化简后得到：

τ=R 1C =9.47/f=9.47T （μs）

这表明R 1、C 的时间常数与开关周期有关，在数值上它就等于开关周期的9 。 4 7倍。当f=132kHz时，开关周期T =7.5μs，τ=9.47×7.5μs=71.0μs.

实取钳位电阻R 1=1 5 kΩ，钳位电容C =4.7nF.此时τ=70.5μs.

当钳位保护电路工作时，R 1上的功耗为：

考虑到钳位保护电路仅在功率开关管关断所对应的半个周期内工作，R 1的实际功耗大约为1.2W（假定占空比为50%），因此可选用额定功率为2W的电阻。

令一次侧直流高压为U I（max）。钳位电容的耐压值U C>1.5U Q（max） +U I（max）=1.5×200V+265V×=674V.实际耐压值取1kV.

（12）选择阻塞二极管VD

要求反向耐压U BR≥1.5U Q（max） =300V

采用快恢复二极管FR106（1A/800V，正向峰值电流可达30A）。要求其正向峰值电流远大于I P（这里为30A>1.65A）。

说明：这里采用快恢复二极管而不使用超快恢复二极管，目的是配合阻尼电阻R 2，将部分漏感能量传输到二次侧，以提高电源效率。

（13）计算阻尼电阻R 2.

有时为了提高开关电源的效率，还在阻塞二极管上面串联一只低阻值的阻尼电阻R 2.在R 2与漏极分布电容的共同作用下，可使漏感所产生尖峰电压的起始部分保留下来并产生衰减振荡，而不被RC电路吸收掉。通常将这种衰减振荡的电压称作振铃电压，由于振铃电压就叠加在感应电压U OR上，因此可被高频变压器传输到二次侧。

阻尼电阻应满足以下条件：

即：

实取20Ω/2W的电阻。