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开关电源设计之MOS管反峰及RCD吸收回路

出处:21ic 发布于:2018-07-10 13:53:37 | 718 次阅读

  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;
  ② RCD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 *√2
  ⅱ,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=(VFVo)*Np/Ns
  ⅲ,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.
  VDC=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:① VRCD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.
  ② VRCD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)
  ③ MOS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。
  ⑤ VRCD是由VRCD1和VOR组成的
  RC时间常数τ确定.
  τ是依开关电源工作频率而定的,一般选择10~20个开关电源周期。
  三﹑试验调整VRCD值
  首先假设一个RC参数,R=100K/RJ15, C="10nF/1KV"。再上市电,应遵循先低压后高压,再由轻载到重载的原则。在试验时应当严密注视RC元件上的电压值,务必使VRCD小于计算值。如发现到达计算值,就应当立即断电,待将R值减小后,重复以上试验。(RC元件上的电压值是用示波器观察的,示波器的地接到输入电解电容“+”极的RC一点上,测试点接到RC另一点上)。一个合适的RC值应当在最高输入电压,最重的电源负载下,VRCD的试验值等于理论计算值。
  四﹑试验中值得注意的现象
  输入电网电压越低VRCD就越高,负载越重VRCD也越高。那么在最低输入电压,重负载时VRCD的试验值如果大于以上理论计算的VRCD值,是否和(三)的内容相矛盾哪?一点都不矛盾,理论值是在最高输入电压时的计算结果,而现在是低输入电压。重负载是指开关电源可能达到的最大负载。主要是通过试验测得开关电源的极限功率。
  五﹑RCD吸收电路中R值的功率选择
  R的功率选择是依实测VRCD的最大值,计算而得。实际选择的功率应大于计算功率的两倍。
  编后语:RCD吸收电路中的R值如果过小,就会降低开关电源的效率。然而,如果R值如果过大,MOS管就存在着被击穿的危险。
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