工程師為您講解：開關(guān)電源中RC緩沖電路的設(shè)計(jì)

式(1)表明R上的能量損耗是和C成正比的，因而必須選擇合適的C，這樣，如何選擇C就成了設(shè)計(jì)RC緩沖電路的關(guān)鍵，下面介紹一種比較實(shí)用的選擇電容C的方法。事實(shí)上，當(dāng)Q開始關(guān)斷時(shí)，假設(shè)最初的峰值電流Ip的一半流過C，另一半仍然流過逐漸關(guān)斷的Q集電極，同時(shí)假設(shè)變壓器中的漏感保持總電流仍然為Ip。那么，通過選擇合適的電容C，以使開關(guān)管集電極電壓在時(shí)間tf內(nèi)上升到2Vdc(其中tf為集電極電流從初始值下降到零的時(shí)間，可以從開關(guān)管數(shù)據(jù)手冊(cè)上查詢)，則有：

因此，從式(1)和式(3)便能計(jì)算出電容C的大小。在確定了C后，而最小導(dǎo)通時(shí)間已知，這樣，通過式(2)就可以得到電阻R的大小。

2 帶RC緩沖的正激變換器主電路設(shè)計(jì)

2.1 電路設(shè)計(jì)

圖4所示是一個(gè)帶有RC緩沖電路的正激變換器主電路。該主電路參數(shù)為：Np=Nr=43匝。Ns=32匝，開關(guān)頻率f=70kHz，輸入電壓范圍為直流48～96 V，輸出為直流12 V和直流0.5A。

開關(guān)管Q為MOSFET，型號(hào)為IRF830，其tf一般為30 ns。

Dl、D2、D3為快恢復(fù)二極管，其tf很小(通常tf=30 ns)。

本設(shè)計(jì)的輸出功率P0=V0I0=6 W，假設(shè)變換器的效率為80%，每一路RC緩沖電路所損耗的功率占輸出功率的1%。這里取Vdc=48V。2.2 實(shí)驗(yàn)分析

下面分兩種情況對(duì)該設(shè)計(jì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析，一是初級(jí)繞組有緩沖，次級(jí)無緩沖;二是初級(jí)無緩沖，次級(jí)有緩沖。

(1)初級(jí)繞組有緩沖，次級(jí)無緩沖

該實(shí)驗(yàn)測(cè)量的是開關(guān)管Q兩端的漏源電壓，實(shí)驗(yàn)分以下兩種情況：

第一種情況是RS1=1.5 kΩ，CS1不定，輸入直流電壓Vdc為48 V。

其實(shí)驗(yàn)結(jié)果為：在RS1不變的情況下，CSl越大，雖然開關(guān)管Q的漏感尖峰電壓無明顯降低，但它的漏源電壓變得平緩了，這說明在初級(jí)開關(guān)管的RC緩沖電路中，CSl應(yīng)該選擇比較小的值。

第二種情況是CSl=33 pF，RS1不定，輸入直流電壓Vdc為48V。其結(jié)果是：當(dāng)CS1不變時(shí)，RS1越大，開關(guān)管Q的漏感尖峰電壓越大(增幅比較小)。

可見，RC緩沖電路中，參數(shù)R的大小對(duì)降低漏感尖峰有很大的影響。在選定一個(gè)合適的C，同時(shí)滿足式(2)時(shí)，R應(yīng)該選擇比較小的值。

(2)次級(jí)繞組有緩沖，初級(jí)無緩沖

本實(shí)驗(yàn)以D2、D3的陰極作為公共端來測(cè)量快恢復(fù)二極管的端壓，其結(jié)果是，當(dāng)R不變時(shí)，C越大，二極管兩端的漏感尖峰越小。同時(shí)理論上，如果C為無窮大時(shí)，二極管兩端的電壓中就沒有漏感尖峰。而在實(shí)際中，只需讓二極管兩端電壓的漏感尖峰電壓在其端壓峰值的30%以內(nèi)就可以滿足要求了，這樣同時(shí)成本也不會(huì)太高。

2.3 設(shè)計(jì)參數(shù)的確定

通過實(shí)驗(yàn)分析可見，在次級(jí)快恢復(fù)二極管的RC緩沖電路中，當(dāng)選擇了適當(dāng)大小的電容C時(shí)，在滿足式(2)的情況下，電阻R應(yīng)該選擇得越小越好。

最終經(jīng)過實(shí)際調(diào)試，本設(shè)計(jì)選擇的RC緩沖電路參數(shù)為：

初級(jí)：RS1=200，CSl=100 pF

次級(jí)：RS2=RS3=5l，CS2=CS3=1000 pF

本設(shè)計(jì)的初級(jí)開關(guān)管的RC緩沖