开关电源RCD钳位电路工作过程
2023-04-22
中国电源产业网
导语：开关电源RCD钳位电路工作过程。
RCD钳位电路作用 →
反激式开关电源的RCD钳位电路组成：电阻R1+电容C1+二极管D1，其中：
→ Lk为变压器的漏感
→ Lp为变压器原边绕组电感
→ Cds为Q1的寄生电容
→ T1为变压器
→ Q1是开关管
→ D2是输出整流二极管
→ E1是输出滤波电容
变压器漏感Lk与原边电感Lp串联，原边电感Lp与变压器T1并联。
原边电感Lp的能量可通过理想变压器T1耦合至副边，给后端负载提供能量。
但变压器漏感Lk的能量无法耦合至副边，只能通过寄生电容释放能量，引起的尖峰电压，可以通过电阻R1吸收回路吸收能量。
● 漏感
线圈所产生的磁力线不能都通过次级线圈，因此产生漏磁的电感称为漏感，指变压器初次级在耦合的过程中漏掉的那一部份磁通。
● 工作原理
Vin是整流之后的直流脉动电压，当开关管Q1关断时，漏极电流迅速下降，变压器原边电流给Cds充电，D1导通，由于C1容值远大于Cds，所以Lk释放的能量主要给C1充电。
由于电容电压具有不能突变的特性，且电容值越大电压变化率越小，因此C1的存在，降低了开关管漏源电压尖峰值，减小了开关管电压变化率，电源的EMI也就较好。
当绕组中的电流反向时，D1截止，C1充电结束，此时C1通过R1放电，C1吸收的漏感能量通过R1来消耗。
● Uds关键波形分析
为方便理解，对Q1关断时候的尖峰端Uds的波形电压解剖分析，在下图中，
Vdsmax=Vinmax+Vor+Vspike，其中：
→ Vds：Q1中D与S两端电压
→ Vin：直流输入电压
→ Vor：变压器次级反射电压
→ Vspike：变压器初级漏感造成的尖峰电压
1. 上图是开关管Q1的Vds电压随着时间变化的波形图，t1时刻前也就是纵坐标为零时候，Q1导通，由于变压器原边电感较大，且电感两端电压与电流变化率成正比，因此流经漏感电流线性上升，到t1时刻，Q1断开；
2. t1至t2时刻时，由于变压器原边电感的作用，流经变压器的原边电流基本不变，且此时RCD钳位电路中的二极管关断，输出电路的二极管D2反向截止。
这一阶段可以认为是变压器的原边电流对Q1的寄生电容Cds恒流充电。
而在此时电容C1向R1缓慢放电，当漏极电压大于整流后的输入电压与变压器副边的反馈电压之和后，变压器原边的能量耦合到副边，并经整流二极管D2整流，以及E1电容滤波之后开始向负载提供能量。
3. t2时刻后，ds大于输入电压与C1此时的两端电压之和，二极管D1导通，流经D1的电流急剧上升，同时钳位电容C1不断充电，直至t3时刻变压器原边电流下降为零时，二极管D1再次关断，此时漏极电压升至最大值。
4. 3时刻后由于寄生电容Cds两端电压大于输入电压，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及其漏感开始谐振，谐振期间，开关管的漏极电压逐渐下降，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，直到谐振结束，漏极电压稳定至直流输入电压（Vin）与变换器次级反射电压Vor之和大小。
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编辑：中国电源产业网
来源：电源协会行业党支部
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