Flyback反激变换器RCD吸收电路计算方法

反激变换器需要使用rcd吸收电路rsn、csn和dsn,钳位vds的尖峰电压值不超过功率mosfet管的最大额定值,同时具有一定裕量。开关电压波形vds中,n·vo为次级输出电压反射到初级的电压,vc为电容csn的直流电压,也就是钳位电压。
图1  反激变换器rcd吸收电路
图2  反激变换器vds波形
功率mosfet管关断后,vds电压从0开始上升;当其上升到vin+vc时,吸收电路的二极管dsn导通,vc电压反向加在初级绕组的漏感llk二端,漏感llk去磁,电流从最大值ipk下降。
图3  吸收电路工作波形
当漏感llk的电流从最大值ipk降低到0时,二极管dsn自然关断,二极管dsn导通持续的实际为tsn,ipk等于初级的最大电流。
tsn、ipk等分别为:
二极管dsn导通时,电容csn才能够充电,因此,电容csn充电的平均电流等于二极管dsn平均电流:
其中,qsn为电容csn充电电荷。由吸收电路工作波形,电容csn充电电流和时间t(水平x轴)组成的三角形面积即为qsn,代入tsn得到qsn:
电容csn充电的平均电流为:
相对于开关周期,tsn时间非常小,电容csn放电的平均电流为:
根据电容电荷平衡的原理,在每个开关周期,充电电荷和放电电荷必须相等,充电电流的平均值和放电电流的平均值必须相等,可以得到:
解得电阻rsn为:
电阻rsn功率损耗为:
设计反激变换器时,fs和vo已知,计算确定了n、llk和ipk后,只要设定vc的值,就可以得到rsn的值。
根据系统最大直流电压vin(max)和选取的功率mosfet管的最大额定电压bvdss以及要求的电压裕量vmargin,来设定vc的电压值。例如,如果vin(max)为400v(最大285vac),功率mosfet管的最大额定电压bvdss为650v,电压裕量vmargin为最大额定电压bvdss的15%,97.5v,取100v,那么,vc为:
vc取得越大,vds尖峰电压越高,电压裕量越小,功率损耗越小;vc取得越小,vds尖峰电压越小,电压裕量越大,功率损耗越大。
电容csn放电时,有:
电容csn的电压纹波范围为1-5%,如果取3%,则有:
总结:
1、设定钳位电压vc的值后,即可求出电阻rsn的值。
2、设定电容csn的电压纹波值,即可求出电容csn的值。
3、参数选择要对最大尖峰电压和功率损耗进行折衷设计。


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