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 o1.5u 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。
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