開關(guān)電源設(shè)計(jì)中，我們常常使用到一個(gè)電阻串聯(lián)一個(gè)電容構(gòu)成的RC電路， RC電路性能會(huì)直接影響到產(chǎn)品性能和穩(wěn)定性。本文將為大家介紹一種既能降低開關(guān)管損耗，且可降低變壓器的漏感和尖峰電壓的RC電路。
高頻開關(guān)電源在開關(guān)管關(guān)斷時(shí)，電壓和電流的重疊引起的損耗是開關(guān)電源損耗的主要部分，同時(shí)，由于電路中存在寄生電感和寄生電容，在功率開關(guān)管關(guān)斷時(shí)，電路中也會(huì)出現(xiàn)過電壓并且產(chǎn)生振蕩。如果尖峰電壓過高，就會(huì)損壞開關(guān)管。同時(shí)，振蕩的存在也會(huì)使輸出紋波增大。為了降低關(guān)斷損耗和尖峰電壓，需要在開關(guān)管兩端并聯(lián)RC緩沖電路以改善電路的性能。
圖1
圖1所示的是一個(gè)簡(jiǎn)單的反激式開關(guān)電源電路，從圖中可以看出RC電路在圖中的出現(xiàn)過6次從RaCa—RfCf，每個(gè)RC電路的位置不同，作用也不一樣。本文介紹的是圖1中RbCb，RcCc構(gòu)成的RC吸收電路。這兩個(gè)RC電路在圖中主要作用是：
減少導(dǎo)通或關(guān)斷損耗；
降低電壓或電流尖峰；
可以間接的改善EMI特性。
在設(shè)計(jì)RC吸收電路時(shí)，我們必須了解整個(gè)電源網(wǎng)絡(luò)的幾個(gè)重要參數(shù)，比如輸入電壓、輸入電流、尖峰電壓、尖峰電流等。在圖1所示當(dāng)Q1關(guān)斷時(shí)，源極電壓開始上升到2Vdc，而電容Cb限制了源極(D)電壓的上升速度，同時(shí)減小了上升電壓和下降電流的重疊，從而減低了開關(guān)管Q1的損耗。而在下次開關(guān)關(guān)斷之前，Cb必須將已經(jīng)充滿的電壓放完，放電路徑為Cb、Rb、Q1。
圖2 開關(guān)管源極（D）的Vds電壓波形
圖2-A表示的是開關(guān)管Q1沒有加RC吸收電路的Vds電壓波形，圖中明顯的看出，當(dāng)開關(guān)管Q1斷開時(shí)，Vds電壓迅速上升至最高點(diǎn)，而后伴隨這震蕩下跌，震蕩頻率為20MHZ。
圖2-B表示的是開關(guān)管上加了RC吸收電路的Vds電壓波形，相對(duì)與圖2-A，在加了RC吸收電路后，開關(guān)管斷開瞬間，Vds電壓上升比較平緩，且在上升到最高電壓跌落時(shí)不會(huì)產(chǎn)生高頻震蕩，EMI特性也會(huì)偏好。
在感性負(fù)載中，開關(guān)器件關(guān)斷的瞬間，如果此時(shí)感性負(fù)載的磁通不為零，根據(jù)愣次定律便會(huì)產(chǎn)生一個(gè)自感電動(dòng)勢(shì)，對(duì)外界辭放磁場(chǎng)儲(chǔ)能，為簡(jiǎn)單起見，一般都采用RC吸收回路，將這部份能量以熱能的方式消耗掉。
設(shè)計(jì)RC吸收回路參數(shù)，需要先確定磁場(chǎng)儲(chǔ)能的大小，在反激變壓器中，磁場(chǎng)儲(chǔ)能由兩部份辭放，其中大部份是通過互感向二次側(cè)提供能量，只有漏感部份要通過RC回路處理，需要測(cè)量勵(lì)磁電感，互感及漏感值，再求得RC回路的初始電流值。
R的取值，以開關(guān)所能承受的瞬時(shí)反壓，比初始電流值；此值過小則動(dòng)態(tài)功耗過大，引值過大則達(dá)不到保護(hù)開關(guān)的作用；
C的取值，則需要滿足在鉗位電平下能夠儲(chǔ)存磁能的一半，且滿足一定的dV/dt，C關(guān)斷緩沖，R開通限流，電阻的阻值基本可以按照：
R=(sqrt(Llk/Cj))/n 這個(gè)公式計(jì)算，功率根據(jù)實(shí)際情況選擇，C一般都在102——103之間選擇，選C時(shí)在考慮吸收效果的同時(shí)還需考慮EMI的相位和后面輸出電容的紋波電流應(yīng)力，則有：
C=(Ip*Tf)/(2*2*Vdc)
Ip:峰值電流
Tf:集電極電流從初始值下降到零的時(shí)間
Vdc:輸入的直流電壓
R=Ton(min)/(3C)
Ton(min):開關(guān)管最小的導(dǎo)通時(shí)間
總結(jié)
根據(jù)以上給出的公式，可以很方便地選擇出合適的RC吸收電路。但在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該根據(jù)整個(gè)電源設(shè)計(jì)的性能指標(biāo)，通過實(shí)際調(diào)試才能得到真正合適的參數(shù)。有時(shí)候，為了達(dá)到系統(tǒng)的性能指標(biāo)，犧牲一定的效率也是必要的?？傊?，在設(shè)計(jì)RC吸收電路參數(shù)時(shí)，必須綜合考慮性能和效率，最終選擇合適的RC參數(shù)。
