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1、4 RCD钳位电路4.1基本原理分析由于变压器漏感的存在，反激变换器在开关管关断瞬间会产生很大的尖峰电 压，使得开关管承受较高的电压应力，甚至可能导致开关管损坏。因此，为确保 反激变换器安全可靠工作，必须引入钳位电路吸收漏感能量。钳位电路可分为有 源和无源钳位电路两类，其中无源钳位电路因不需控制和驱动电路而被广泛应 用。在无源钳位电路中，RCD钳位电路因结构简单、体积小、成本低而倍受青睐。RCD钳位电路在吸收漏感能量的时候，同时也会吸收变压器中的一部分储能， 所以RC钳位电路参数的选择，以及能耗到底为多少，想要确定这些情况会变得 比较复杂。对其做详细的分析是非常必要的，因为它关系到开关管上的尖
2、峰电压， 从而影响到开关管的选择，进而会影响到 EMI,并且，RCDI路设计不当，会对效 率造成影响，而过多的能量损耗又会带来温升问题，所以说 RC钳位电路可以说 是很重要的部分。甞九1甲1 +轧乙;+血(c)也旳(Ui将有一反向电压加在变压器原边两端，因此，Cds与变压器原边励磁电感Ls及其漏感Llk开始谐振，其能量转移等效电路如图2(e)所示。 谐振期间，开关管的漏源电压UD逐渐下降，储存于Cds中的能量的一部份将转移 到副边，另一部分能量返回输入电源，直到 t5时刻谐振结束时，漏源电压UD稳 定在Ui+Uf。由于此阶段二极管D1关断，钳位电容C1通过电阻R倣电，其电压UC 将下降。 结合
3、图1和图2进行分析可知： 如果反馈电压大于钳位电容电压， 则在整 个开关关断期间，回馈电压一直在向RC钳位电路提供能量，而该能量最终将被电阻R1消耗，因而将产生巨大的损耗以上的分析是西安科技大学电气与控制工程学院刘树林教授于2010年发表在点击工程学报上的一篇关于RC钳位电路的论文。他的分析很详细，也很直观，也都是对的。是我在网络上能找到的最好的关 于RC钳位电路的分析。我也参考了 PI与仙童公司给出的设计参考，以及网络上 网友归纳的一些观点与计算公式。但是我必须说，这些参考文献给出的计算方法， 没有一个是可以直接应用的，至少在这个使用ssl4101t的电源方案中，计算值与 实际值出入非常大。
4、4.2元件参数设计计算下面我说下，我参考了各种资料以及自己分析出的一种计算方法。流入钳位电路的能量在传递到RC钳位电路后，所有的文献都说，漏感能量 损耗在了电阻R上，可以这么说，但是如果以这个为依据对钳位电阻的阻值进行 计算设计，这样的做法是不对的，因为，这样计算出来的电阻值不能保证，钳位 电路上的电压波动在预想的范围内，范围波动的变化会影响到计算时所预计的箝 位电压值，导致整个设计完全失败。所以电阻值的计算只有一个依仗，就是RC一阶电路的理论，在前面已经介绍了。这个电阻值的设计在于一个周期所期望的 压降，这个压降由RC缓冲电路的放电速度限定。而当电阻的阻值并非由功率设定 时，那么电阻上的功率
5、只由电阻的上的压降以及其阻值决定。由上面的分析，设钳位电压最高值为Vh，最低值为Vl，注意这里的最高值和 最低值都是电容两端的压降值。可得以下三个公式：-T/tVl =Vhe（ 4-1）t =RC（ 4-2）Vl +Vh 2Pr = （ ）2/R（ 4-3）2可以肯定的是，电容会将流入钳位电路的能量充分吸收，所以电容值C通过能量来确定。则下面有：1 2 2Wloss = C（Vh +382）2 - （Vl +382）2（ 4-4）2从能量上考虑，RC钳位电路必然要吸收漏感的能量，但是，这个漏感能量 在传递到RC钳位电路之前，是有损耗的，损耗在于MO管的输出电容上，也就是 Coss，因为，漏感能
6、量要先给它充能，使得它两端的电压能达到钳位电路的钳位 电压，达到了钳位电压后，二极管才会导通，接着才是漏感能量向钳位电路传递 能量，但是在M0管输出电容上损耗的能量是非常小的，大概在漏感能量的3%左右，所以可以忽略不计。还有一点非常重要，漏感电流在流入钳位电路的过程中，反射电压会对其做功，在上面的等效图上，看上去反射点呀是不会对漏感电流做 功的，但是实际的情况是，初级漏感并非是在初级电感之后的小尾巴， 它存在于 初级电感的每一处，所以反射电压是确确实实的加在了漏感身上，那么当漏感激 发出电流时，反射电压就会对其做功。在开关电源 A到Z中，是这么描述这一 情况的，并且还给出了相应的公式。叫=2汕
7、一次绕组与漏感串联，故较短时间内，漏感一直都在试图复位。变压器一次 绕组被迫跟着变化并且连续提供此串联电流， 通过齐纳管续流。虽然可以肯定一 次绕组总是试图通过二次侧续流，但一部分能量还是被转入齐纳管钳位电路， 直 到漏感完全复位。换句话说，一次电感中有些能量被串联的漏感“迅速拿走”， 并连同漏感本身所具有的的能量，一起通过齐纳管电路续流。(P94)(4-5)其中Vor为反射电压，Vz为钳位电压从最大到最小的平均值。到这里，所需要的公式已经全部出现了，但是我还是要推导一下，4-5式是如何来的。漏感电流从最大值到最小值所需要经过的时间设为to ,漏感电流的函数为lp(t)，则有:lp(t)= I
8、pVz - Vor tLk(4-6)所以也就可以知道漏感电流降为0的时间:(4-7)那么反射电压对漏感电流做功为：(4-8)Wf =M(Ip- Vz - Vor t)dt0Lk则:w -：V(IVz-Vort)dt=V t (IVz-Vort )(4-9)Wf -邵r(Ip-. t)dt _Vort0(I p -t0)0Lk2Lk将4-7式带入4-9式有：Wf = 创1Vz - Vor 2(4-10)再加上漏感本身能量，就有:Wloss = 2 创_(4-11)从4-11式可以看出，选定的钳位电压值越小，越接近反射电压，那么损耗的功率也就越大，而当选择的钳位电压值越大，损耗的功率也就越小，但是
9、这时候MOS管两端的电压尖峰也就越高，因为若要二极管关断截止， 那么MOS管D极的电压值必须要等于钳位电容上 的钳位电压最大值。而在实际使用这个公式去计算的时候，发现了一个问题，那就是，计算的能量值与实际流入RCD钳位电路的能量值相比，计算值明显大了不少，也就是说，并非所有的损耗能 量都进入了钳位电路，很大一部分消耗在别的元件器件上以及寄生参数上，还有一部分回 馈给了电网。在PI公司给的钳位电路设计参考中，对这一点有所提及。具体情况如下:1.5 W Pfta 50WclumpSOW PollL 90LV90V1/yb1：:.k Kimwjno-dw14Q EDMPl丽唧112479V叫 friftlf V t2tav z1641?P1冋町：T*afiPl 咖；.t.砂wBe3RII) 2iPw图14使用GROMA, MO两端电压波形:Fli lrWlKal iHnbQEa Tug tKpla CurEdrfiMaT-i Anat/aE LHIti-ta HpPg戸工沽和!CU50V門-rrrCI）
