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1、单端反激式开关电源具有结构简单、输入输出电气隔离、电压升 降范围宽、易于多路输出、可靠性高、造价低等优点，广泛应用于 小功率场合。然而，由于漏感影响，反激变换器功率开关管关断时将 引起电压尖峰，必须用钳位电路加以抑制。由于RCD钳位电路比有 源钳位电路更简洁且易实现，因而在小功率变换场合RCD钳位更有 实用价值。1 漏感抑制 变压器的漏感是不可消除的，但可以通过合理的电路设计和绕制使之减小。设计和绕制是否合理，对漏感的影响是很明显的。采用合 理的方法，可将漏感控制在初级电感的2左右。设计时应综合变压器磁芯的选择和初级匝数的确定，尽量使初级 绕组可紧密绕满磁芯骨架一层或多层。绕制时绕线要尽量分布
2、得紧 凑、均匀，这样线圈和磁路空间上更接近垂直关系，耦合效果更好。 初级和次级绕线也要尽量靠得紧密。2 RCD 钳位电路参数设计2.1 变压器等效模型图 1 为实际变压器的等效电路，励磁电感同理想变压器并联，漏级IRn出变儿.搭图1 实际变压器等效摸型珂鬼!变爪器GNfJ图2 HCD钳位电路感同励磁电感串联。励磁电感能量可通过理想变压器耦合到副边，而 漏感因为不耦合，能量不能传递到副边，如果不采取措施，漏感将通 过寄生电容释放能量，引起电路电压过冲和振荡，影响电路工作性能， 还会引起 EMI 问题，严重时会烧毁器件，为抑制其影响，可在变压 器初级并联无源RCD钳位电路，其拓扑如图2所示。2.2
3、 钳位电路工作原理引入RCD钳位电路，目的是消耗漏感能量，但不能消耗主励磁 电感能量，否则会降低电路效率。要做到这点必须对RC参数进行优 化设计，下面分析其工作原理：当S1关断时，漏感Lk释能，D导通，C上电压瞬间充上去，然后D 截止，C通过R放电。4图(Ar-3 钳位电容电压波形(d) R北？儿倔小2) R . 数适中(b)值牯別k1) 若C值较大，C上电压缓慢上升，副边反激过冲小，变压器能 量不能迅速传递到副边，见图 3(a)；2) 若 C 值特别大，电压峰值小于副边反射电压，则钳位电容上电 压将一直保持在副边反射电压附近，即钳位电阻变为死负载，一直在 消耗磁芯能量，见图 3(h)；3)
4、若 RC 值太小， C 上电压很快会降到副边反射电压，故在 St 开通前，钳位电阻只将成为反激变换器的死负载，消耗变压器的能量， 降低效率，见图 3(c)：4) 如果RC值取得比较合适，使到S1开通时，C上电压放到接 近副边反射电压，到下次导通时，C上能量恰好可以释放完，见图 3(d)，这种情况钳位效果较好，但电容峰值电压大，器件应力高。第2)和第3)种方式是不允许的，而第1)种方式电压变化缓慢， 能量不能被迅速传递，第 4)种方式电压峰值大，器件应力大。可折衷 处理，在第4)种方式基础上增大电容，降低电压峰值，同时调节R， 使到S1开通时，C上电压放到接近副边反射电压，之后RC继续放 电至S
5、1下次开通，如图3(e)所示。2.3 参数设计S1关断时，Lk释能给C充电，R阻值较大，可近似认为Lk与 C发生串联谐振，谐振周期为TLC=2n、LkC，经过1/4谐振周期， 电感电流反向，D截止，这段时间很短。由于D存在反向恢复，电 路还会有一个衰减振荡过程，而且是低损的，时间极为短暂，因此叮 以忽略其影响。总之， C 充电时间是很短的，相对于整个开关周期， 可以不考虑。对于理想的钳位电路工作方式，见图 3(e)。 S1 关断时，漏感释 能，电容快速充电至峰值Vcmax，之后RC放电。由于充电过程非 常短，可假设RC放电过程持续整个开关周期。RC 值的确定需按最小输入电压，最大负载，即最大占
6、空比条件工作 选取，否则，随着D的增大，副边导通时间也会增加，钳位电容电 压波形会出现平台，钳位电路将消耗主励磁电感能量。对图3(c)工作方式，峰值电压太大，现考虑降低Vcmax。Vcmax& %只有最小值限制，必须大于副边反射电压可做线性化处理来设定Vcmax，如图4所示，由几何关系得需满足%为保证S1开通时，C上电压刚好放到将(1)式代入(2)式可得RC 二 T( - 1(3)对整个周期RC放电过程分析，有根据能量关系有(4)式中：Ipk/Lk释能给C的电流峰值将式和式(4)代人式(5)，得结合式(3)，得尺 _ T（叽曳-1 ） InDC电阻功率选取依据式中：fs为变换器的工作频率。耒作
7、处郎处刖后图4的确定krrrmx3 实验分析输入直流电压.30(12%)v,输出12V/IA，最大占空比Dmax=0.45,采用UC3842控制，工作于DCM方式，变压器选用CER28A 型磁芯，原边匝数为 24 匝，副边取 13 匝。有关实验波形如图5图8 所示。5 尊甘帛立电牡妲庄代心冲丈打、）国 &哇眉寸立电窖电丿玉（ ：李応大1 ）LB 7 吨才任译匕徉丫辄生 *2 运圉吕1仃料管誦祜极电压 ZC适F ）图 7 显示在副边反射电压点没有出现平台，说明结果与理论分析吻合。4 结语 按照文中介绍的方法设计的钳位电路，可以较好地吸收漏感能 量，同时不消耗主励磁电感能量。经折衷优化处理，既抑制了电容电 压峰值，减轻了功率器件的开关应力，又保证了足够电压脉动量，磁 芯能量可以快速、高效地传递，为反激变换器的设计提供了很好的依 据
