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之 RCD设计,电磁兼容(EMC),MOS管 开/关引起的EMI,我们知道造成EMI的原因是: 电路中di/dt和dv/dt变化快的器件造成的,而电路中的功率MOS正是di/dt和dv/dt变化最快的器件。 在MOS管关断时,由于变压器漏感(Llk)和MOS的COSS之间会存在振荡,这个振荡不但会影响EMI,而且会使MOS管漏极电压升高,形成电压尖峰。 这个尖峰过高可能会造成MOS雪崩击穿而损坏,所以我们需要额外的电路箝位之,使其控制在合理的范围内。,MOS管 开/关波形,MOS管 电压尖峰基本机理,例如常用的反激式开关电源: 变压器初级和次级的漏感 MOS管的输出电容COSS 次级二极管的结电容CJ 当MOS管关断时,初级电流在很短的时间内给COSS充电,当其两端的电压超过输入电压与反射输出电压之和(VIN+nV0)时,次级二极管导通,因此励磁电感LM两端的电压被箝位至nV0 因此,漏感Llk1和COSS之间会产生谐振,具有高频和高压的浪涌,MOS管可能就会损坏 导致出现问题。,缓冲电路(RCD)设计,为降低漏感尖峰电压,可以增加一个RCD吸收回路,将由于漏感和MOS的输出电容产生的谐振电压控制在一个可以接受的电平,从而保护主开关管。 RCD工作机理: 当MOS管上的电压 VDSVin+nV0时,导通缓冲二极管DSN 吸收漏感中的电流。,缓冲电路(RCD)设计,假设: 缓冲电容CSN足够大,其上的电压在一个开关周期内不会发生变化。 当MOS管关断,并且COSS上电压被充电到Vin+nV0时,一次侧电流通过缓冲二极管DSN流向CSN,与此同时,二次侧二极管导通。 此时,漏感LIK两端的电压为: Vsn - nV0 所以: disn / dt = -(Vsn - nV0 )/ LIK (n 变压器匝比) t = LIK Ipeak / (Vsn - nV0 ) (t 流经吸收回路的时间),缓冲电路(RCD)设计,PSN=VSN(IPEAK/2t)fs=1/2LIKIPEAK2(VSN/(VSN-nV0)fs (fs为开关频率) 如果能确定VSN,那么就能计算缓冲电路耗散的功率. 又因为: PSN=VSN2/RSN 由 可知: 根据经验值:VSN=(2-2.5)nV0 由 式知道, 应该根据功耗,选择缓冲电阻以及合适的额定功率。,缓冲电路(RCD)设计,缓冲电容: CSN=VSN/(VSNRSNfs) 其中 VSN为缓冲电容电压的最大纹波 一般情况下,合理的纹波取值为5%10%。 由 , 基本可以确定一个合理的缓冲电阻和电容。 另外, 由公式变形得,,缓冲电路(RCD)设计, 如果选定RSN,知道IPEAK ,便可计算CSN的电压VSN . 在CCM下: 由 ,由公式得, 计算出 VDC (见“补充”内容) ,变压器匝比 n .即可计算IPEAK . 计算VSN (可以根据经验值快速的计算) 在DCM下: ,缓冲电路(RCD)设计,缓冲电路(RCD)设计,缓冲二极管(DIODE): 通常我们选择1A的超快恢复的二极管 其耐压最少要大于BVdss . BVdss 是MOS管的额定耐压。,MOS管电压的一点考量,我们知道MOS管(电路中的主开关),在工作时其上的电压不能超过它的最大额定值,否则MOS管就有损坏的风险。 我们实际参数选型中,一般我们都会降额使用,通常我们都会降额到75-85%。 故,缓冲电路的设计也要尽最大可能使MOS管上的电压控制在降额后的范围内,这样更能保证管子不会因过高的电压尖峰而损坏。 同时,变压器设计的是否合理(匝比)也是影响缓冲电路的重要因数。(变压器计算较为复杂,繁琐,此文不做考量),小结,此次我们对反激电源的RCD吸收电路做了分析。 分析它是因为: 1、RCD吸收回路可以降低MOS开/关时的尖峰电压,利于管子更好的工 作。 2、MOS管在开/关时会产生很大的di/dt和dv/dt,影响EMI,我们要将它 降到最低而能顺利通过测试。 3、RCD取值是否合理影响电气参数(效率)。 . 所以,我们有必要了解RCD电路的设计。,补充:,BULK电容最小直流涟波电压计算 BULK电容波形: 由图知:充电时间为tc,放电时间为td, fL为输入频率.,补充:,由能量守恒有: 由上三式有: - 输入电压方程:,补充:,输入电压通过整流桥以后,频率翻倍, 只能在0到 变化,在计算 这点电压时,仍满足输入电压方程计算。此时时间为te。 由上两式可得: - 由两个方程就可以计算BULK电容上最小直流涟波电压 VDC 这个VDC很关键,它是计算 transformer、DMAX等参数重要数据。 (计算较为复杂,建议用excel调试文档),THE END Thanks For Your Listening !,18,
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