反激式开关电源的RCD吸收电路的设计讲义
详解rcd吸收电路原理、设计及作用
详解rcd吸收电路原理、设计及作用
本文主要讲了rcd吸收电路的原理、设计及作用，具体的随小编来看看吧。
一、rcd吸收电路原理
若开关断开，蓄积在寄生电感中能量通过开关的寄生电容充电，开关电压上升。
其电压上升到吸收电容的电压时，吸收二极管导通，开关电压被吸收二极管所嵌位，约为1V左右。
寄生电感中蓄积的能量也对吸收电容充电。
开关接通期间，吸收电容通过电阻放电。
二、rcd吸收电路参数
三、rcd吸收电路设计
1、测量主变压器的初级漏感电感量Lr
这两种钳位电路均是为了吸收漏感的能量以降低主开关管的电压应力，既然是吸收漏感的能量，显然我们要知道变压器的漏感能量有多大。
然而，需要知道漏感能量有多大，需要知道漏感多大，因此第一步我们就要测量变压器的漏感Lr。
2、计算漏感能量E
E=1/2*Lr*Ipk2
3、确定Vcmax或Vtvs
一般我们至少要给MOS电压应力留有10%的裕量，保守情况留有20%的
裕量，尤其是没有软启动切功率相对较大的电源里，这里我们取20%的裕量。
所以就有Vcmax（Vtvs）=80%*Vdsmax-√2*Vinmax。
反激钳位电路RCD
一种有效的反激钳位电路设计方法0 引言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 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。
实验表明，C越大，这儿就越平滑均是将反射电压吸收了部分1)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(b)；3)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。
开关电源rc吸收电路
开关电源rc吸收电路摘要：一、开关电源RC 吸收电路概述1.开关电源的工作原理2.RC 吸收电路的作用二、RC 吸收电路的组成及工作原理1.电容和电阻的特性2.RC 吸收电路的组成3.电路的工作原理三、RC 吸收电路在开关电源中的应用1.电压波动的抑制2.电磁干扰的减小3.开关电源的稳定性提高四、RC 吸收电路的设计与优化1.电容和电阻的选择2.电路参数的计算与分析3.优化方法与技巧正文：一、开关电源RC 吸收电路概述开关电源是一种利用现代电力电子技术，通过开关器件的开通和关断，实现输入电压和输出电压之间能量传递的电源。
然而，在开关电源的工作过程中，由于开关器件的开通和关断，会产生高频电流尖峰，这不仅会引起电磁干扰，还会导致输出电压的波动。
为了抑制这些不良影响，开关电源中通常会加入RC 吸收电路。
二、RC 吸收电路的组成及工作原理1.电容和电阻的特性RC 吸收电路主要由一个电容和一个电阻组成。
电容具有储存电能的特性，而电阻则限制电流的流动。
当开关器件开通时，电容开始充电；当开关器件关断时，电容通过电阻放电。
2.RC 吸收电路的组成RC 吸收电路通常由一个电容和一个电阻组成。
电容可以是单个电容，也可以是多个电容的串联或并联；电阻也可以是单个电阻，也可以是多个电阻的串联或并联。
电容和电阻的数值大小要根据实际应用场景进行选择。
3.电路的工作原理当开关电源的输出电压出现波动时，RC 吸收电路中的电容会储存一部分能量，然后在电阻的作用下释放，从而减小输出电压的波动。
同时，由于电容和电阻对电流的限制作用，可以有效地减小电磁干扰。
三、RC 吸收电路在开关电源中的应用1.电压波动的抑制开关电源的输出电压受到很多因素的影响，如输入电压的波动、负载的变动等，通过加入RC 吸收电路，可以有效地抑制这些因素引起的输出电压波动。
2.电磁干扰的减小开关电源的高频开关过程中会产生大量的高频电流尖峰，这些尖峰会产生很强的电磁干扰。
认识反激中的RCD吸收电路
认识反激中的RCD吸收电路
反激式开关电源结构简单，应用广泛，但其变压器漏感大，开关管存在电压尖峰，在大部分低功率应用场合都会采用简单易实现的RCD钳位电路来减缓电压尖峰，这里将简单介绍RCD电路的工作原理以及如何确定钳位电路中的参数。
单端反激式开关电源具有结构简单，输入输出电气隔离，输入电压范围宽，易于实现多路输出，可靠性高，成本低等优点而广泛应用于中小功率场合。
但由于反激变压器漏感影响，其功率开关管在关断时将引起电压尖峰，必须用钳位电路加以抑制，因此RCD钳位电路以其简洁易实现多用于小功率场合。
图1和图2分别为反激电路中的RCD钳位电路和电容C两端的电压波形。
图1反激中的RCD钳位电路
图2电容两端波形
1. 漏感的抑制
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得紧凑、均匀，这样线。
认识反激中的RCD吸收电路
认识反激中的RCD吸收电路
反激式开关电源结构简单，应用广泛，但其变压器漏感大，开关管存在电压尖峰，在大部分低功率应用场合都会采用简单易实现的RCD钳位电路来减缓电压尖峰，这里将简单介绍RCD电路的工作原理以及如何确定钳位电路中的参数。
单端反激式开关电源具有结构简单，输入输出电气隔离，输入电压范围宽，易于实现多路输出，可靠性高，成本低等优点而广泛应用于中小功率场合。
但由于反激变压器漏感影响，其功率开关管在关断时将引起电压尖峰，必须用钳位电路加以抑制，因此RCD钳位电路以其简洁易实现多用于小功率场合。
图1和图2分别为反激电路中的RCD钳位电路和电容C两端的电压波形。
图1 反激中的RCD 钳位电路
图2 电容两端波形
1. 漏感的抑制
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。
励磁电感LM同理想变压器并联，漏感LK同励磁电感串联，变压器中漏感能量不能传递到副边，若不采取措施，漏感将通过寄生电容释放能量，引起电压过冲和振荡，引起EMI。
为抑制其影响，可在变压器初级并联RCD钳位电路。
2. 钳位电路的工作原理
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，因此在电路设计调试过程中要选择恰当的R及C的值，以使其刚好消耗掉漏感。
RCD吸收电路的设计
RCD吸收电路的设计（开关电源）对于一位开关电源工程师来说，在一对或多对相互对立的条件面前做出选择，那是常有的事。
而我们今天讨论的这个话题就是一对相互对立的条件。
（即要限制主MOS管最大反峰，又要RCD吸收回路功耗最小）在讨论前我们先做几个假设，①开关电源的工作频率范围:20~200KHZ；②RCD中的二极管正向导通时间很短（一般为几十纳秒）；③在调整RCD回路前主变压器和MOS管，输出线路的参数已经完全确定。
有了以上几个假设我们就可以先进行计算：一﹑首先对MOS管的VD进行分段：ⅰ，输入的直流电压VDC；ⅱ，次级反射初级的VOR；ⅲ，主MOS管VD余量VDS；ⅳ，RCD吸收有效电压VRCD1。
二﹑对于以上主MOS管VD的几部分进行计算：ⅰ，输入的直流电压VDC。
在计算VDC时，是依最高输入电压值为准。
如宽电压应选择AC265V，即DC375V。
VDC＝VAC *√2ⅱ，次级反射初级的VOR。
VOR是依在次级输出最高电压,整流二极管压降最大时计算的，如输出电压为：5.0V±5%（依Vo =5.25V计算），二极管VF为0.525V（此值是在1N5822的资料中查找额定电流下VF值）．VOR＝(VF+Vo)*Np/Nsⅲ，主MOS管VD的余量VDS．VDS是依MOS管VD的10%为最小值．如KA05H0165R的VD=650应选择DC65V．VDS＝VD* 10%ⅳ，RCD吸收VRCD．MOS管的VD减去ⅰ，ⅲ三项就剩下VRCD的最大值。
实际选取的VRCD应为最大值的90%（这里主要是考虑到开关电源各个元件的分散性，温度漂移和时间飘移等因素得影响）。
VRCD＝(VD-VDC -VDS)*90%注意：①VRCD是计算出理论值，再通过实验进行调整，使得实际值与理论值相吻合．②VRCD必须大于VOR的1.3倍．（如果小于1.3倍，则主MOS管的VD 值选择就太低了）③MOS管VD应当小于VDC的2倍．（如果大于2倍，则主MOS管的VD 值就过大了）④如果VRCD的实测值小于VOR的1.2倍，那么RCD吸收回路就影响电源效率。
反激式开关电源的RCD吸收电路的设计讲义
反激式开关电源的RCD吸收电路的设计如上图所示，分析如下一：设计电路的原则①限制MOS功率管的最大反向峰值电压②减小RCD电路的损耗。
上述两者，是相互矛盾的，取折中的办法。
二：设计RCD吸收电路的过程在设计之前，电路的频率、主变压器、输出电路的参数、MOS功率管全部确定。
①计算在最大输入交流电压时，输出的最大直流电压VDCVDC=1.4*V AC单位：Ｖ②次级电压反射到初级的等效电压ＶＯＲＶ(ＯＲ)=(ＶＦ+ＶＯ)*ＮＰ/ＮＳＶＦ:二极管的正向最大电压降，单位：ＶＶＯ:输出的电压值，考虑精度波动范围,单位：ＶＮＰ:初级匝数ＮＳ:次级匝数③ＭＯＳ功率管的源—栅极之间的最大耐压值ＶＤ的余量值Ｖ(ＤＳ)ＶＤＳ=１０%*ＶＤ单位：Ｖ④ＲＣＤ吸收回路的电压Ｖ(ＲＣＤ)Ｖ(ＲＣＤ)＝[ＶＤ-Ｖ(ＤＣ)-Ｖ(ＤＳ)]*９０%单位：Ｖ三：ＲＣＤ试验调整①上述ＲＣＤ电压值是理论值，通过试验调整，使得实际值和理论值相吻合②Ｖ(ＲＣＤ)＞１．３Ｖ(ＯＲ)若实际测量值小于１．３倍的话，说明选取的ＭＯＳ功率管的ＶＤ值太小．③ＭＯＳ功率管的ＶＤ＜２Ｖ(ＤＣ)若实际测量值大于２倍的话，说明选取的ＭＯＳ功率管的ＶＤ值太大．④Ｖ(ＲＣＤ) ＜１．２Ｖ(ＯＲ)说明ＲＣＤ吸收回路会影响开关电源的效率．⑤Ｖ(ＲＣＤ)是有Ｖ(ＲＣＤ１)和Ｖ(ＯＲ)组成的．⑥ＲＣ时间常数τ是有开关电源的频率确定，一般选择１０—20个周期。
⑦选择RC:任意选取瓷片电容和电阻，一般为电阻几十K电阻——几百K的电阻，电容选择几nF——几十nF不等。
任意选择R、C的值，通入交流电压，调节调压器，根据先低压后高压、先轻载后重载的原则，试验过程中观察V(RCD)的值，务必V（RCD）的值小于理论值，调节调压器时，当等于理论值时，停止试验，把R 值变小，重新调整。
合适的RC标准：当高压、重负载时，V(RCD)实际测量值等于理论值。
⑧R的功率应根据V(RCD)的最大值所得，一般计算值的2倍。
认识反激中的RCD吸收电路
认识反激中的RCD吸收电路单端反激式具有结构容易，输入输出电气隔离，输入范围宽，易于实现多路输出，牢靠性高，成本低等优点而广泛应用于中小功率场合。
但因为反激漏感影响，其功率开关管在关断时将引起电压尖峰，必需用钳位加以抑制，因此RCD钳位电路以其简洁易实现多用于小功率场合。
图 1和图 2分离为反激电路中的RCD钳位电路和C两端的电压波形。
图 1反激中的 RCD钳位电路图 2 电容两端波形1.漏感的抑制变压器的漏感是不行消退的，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，对漏感的影响是很显然的。
采纳合理的办法，可将漏感控制在初级的2%左右。
设计时应综合变压器磁芯的挑选和初级匝数确实定，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得紧凑、匀称，这样线圈和磁路空间上更临近垂直关系，耦合效果更好。
初级和次级绕线也要尽量靠得紧密。
励磁电感LM同抱负变压器并联，漏感LK同励磁电感串联，变压器中漏感能量不能传递到副边，若不实行措施，漏感将通过寄生电容释放能量，引起电压过冲和振荡，引起EMI。
为抑制其影响，可在变压器初级并联RCD钳位电路。
2.钳位电路的工作原理引入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，因此在电路设计调试过程中要挑选恰当的R及C的值，以使其刚好消耗掉漏感能量。
下面将分析其工作原理。
当开关管Q关断时，变压器初级线圈电压反向，同时漏感LK释放能量挺直对C举行充电，电容C电压快速升高，D截止后C通过R举行放电若C值较大，C上电压缓慢升高，副边反激过冲小，变压器能量不能快速传递到副边;若C值特殊大，电压峰值小于副边反射电压，则钳位电容上电压将向来保持在副边反射电压附近，即钳位变为负载，向来在消耗磁芯能量，此时电容两端波形 3 (a)所示。
图 3 电容两端波形若RC过小，则电容C充电较快，且C将通过电阻R很快放电，囫囵过程中漏感能量消耗很快，在Q开通前钳位电阻则成为变压器的负载，消耗变压器存储的能量，降低效率，电容C两端波形 3(b)所示。
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反激式开关电源的RCD吸收电路的设计
如上图所示，分析如下
一：设计电路的原则
①限制MOS功率管的最大反向峰值电压
②减小RCD电路的损耗。
上述两者，是相互矛盾的，取折中的办法。
二：设计RCD吸收电路的过程
在设计之前，电路的频率、主变压器、输出电路的参数、MOS功率管全部确定。
①计算在最大输入交流电压时，输出的最大直流电压VDC
VDC=1.4*VAC
单位：Ｖ
②次级电压反射到初级的等效电压ＶＯＲ
Ｖ(ＯＲ)=(ＶＦ+ＶＯ)*ＮＰ/ＮＳ
ＶＦ:二极管的正向最大电压降，单位：Ｖ
ＶＯ:输出的电压值，考虑精度波动范围,单位：Ｖ
ＮＰ:初级匝数
ＮＳ:次级匝数
③ＭＯＳ功率管的源—栅极之间的最大耐压值ＶＤ的余量值Ｖ(ＤＳ)
ＶＤＳ=１０%*ＶＤ
单位：Ｖ
④ＲＣＤ吸收回路的电压Ｖ(ＲＣＤ)
Ｖ(ＲＣＤ)＝[ＶＤ-Ｖ(ＤＣ)-Ｖ(ＤＳ)]*９０%
单位：Ｖ
三：ＲＣＤ试验调整
①上述ＲＣＤ电压值是理论值，通过试验调整，使得实际值和理论值相吻合
②Ｖ(ＲＣＤ)＞１．３Ｖ(ＯＲ)
若实际测量值小于１．３倍的话，说明选取的ＭＯＳ功率管的ＶＤ值太小．
③ＭＯＳ功率管的ＶＤ＜２Ｖ(ＤＣ)
若实际测量值大于２倍的话，说明选取的ＭＯＳ功率管的ＶＤ值太大．
④Ｖ(ＲＣＤ) ＜１．２Ｖ(ＯＲ)
说明ＲＣＤ吸收回路会影响开关电源的效率．
⑤Ｖ(ＲＣＤ)是有Ｖ(ＲＣＤ１)和Ｖ(ＯＲ)组成的．
⑥ＲＣ时间常数τ是有开关电源的频率确定，一般选择１０—20个周期。
⑦选择RC:任意选取瓷片电容和电阻，一般为电阻几十K电阻——几百K的电阻，
电容选择几nF——几十nF不等。
任意选择R、C的值，通入交流电压，调节调压器，根据先低压后高压、先轻载后重载的原则，试验过程中观察V(RCD)的值，务
必V（RCD）的值小于理论值，调节调压器时，当等于理论值时，停止试验，把R 值变小，重新调整。
合适的RC标准：当高压、重负载时，V(RCD)实际测量值等于理论值。
⑧R的功率应根据V(RCD)的最大值所得，一般计算值的2倍。
、
⑨RCD吸收回路的R值越小，开关电源的效率越低；R值越大，MOS功率管有可能
被击穿。