新型RCD箝位单端正激式变换器仿真研究_职教论文

合集下载

双管正激软开关变换器的仿真研究

摘要开关电源是一种弱电和强电相结合的复杂电力电子装置，对于软开关电源，在一个工作周期内有多种工作模式，器件工作状态的影响因素很多，因而对设计手段提出了更高的要求。

而采用计算机仿真的方法研究开关电源的直流变换部分，可以对不同的设计方案进行快速的性能预测和比较，发现问题并及时改进。

本论文讨论了一种新型双管正激软开关DC/DC变换器的电路拓扑。

主功率器件采用IGBT元件，由功率二极管、电感、电容组成的谐振网络改善IGBT的开关条件，克服了传统开关在开通和闭合过程中产生功率损耗的缺点，减小了输出电压纹波，提高了电路效率。

论文中详细分析了电路工作原理，在不使用辅助开关管的情况下，实现了主功率开关管的软开通或关断。

依据设计原理建立了电路的仿真模型，利用Matlab/Simulink软件搭建了仿真模型，优化了主电路参数，记录了电路关键参数波形图，通过电路仿真验证了电路的可行性，该电路具有输出纹波小和输出功率高的特点。

该电路结构简单、成本低、工作频率高、效率高，有较高实用价值。

关键词：DC/DC变换器；双管正激；软开关；仿真AbstractThere is complicated relation between Power and electronics in device of the switching Power supply．For the soft-switching power supply，there are several modes in one work cycle and the working state of the switching device is influenced by so many terms and conditions．so it requires more advanced research means．If we research the switching power supply by computer simulation，different method and performance of the system can be compared rapidly，and the problems can be found soon and improved in time．The present paper discussed one new kind of double barrel to stir up soft switch DC/DC converter electric circuit analysis．The main power component uses the IGBT part，by the power diode, the inductance，the electric capacity is composed the resonant network to improve the switch condition of the IGBT，it will overcome the traditional switch to clear and in the closed process the power production will lose，it reduced the ripple voltage and improved the power efficiency．Entire chapter paper multianalysis electric circuit principle of work，in does not using in the auxiliary switching valve's situation，It has realized the main power switching valve's zero potential zero electric current clear and the shutdown．As it has established electric circuit's simulation model based on the principle of design，has built the simulation model using the Matlab/Simulink software，optimized the main circuit parameter，has recorded the electric circuit key parameter oscillogram，has confirmed this electric circuit principle of work analysis accuracy through the circuit simulation．This circuit structure is simple，the cost is low，the operating frequency is high，and the efficiency is high, so the converter has the high use value．Keywords：DC/DC converter；Double Barrel Forward；Soft-switching；Simulation目录第1章概述 (1)1.1 引言 (1)1.2 开关电源技术的发展状况 (1)1.3 课题的研究背景 (3)1.4 课题研究主要内容 (3)第2章DC/DC变换技术分析 (4)2.1 DC/DC变换器的分类 (4)2.2 正激变换器的原理 (5)2.3 本章小结 (10)第3章软开关技术分析及开关管的选择 (11)3.1 软开关电路的分类 (11)3.2 软开关与硬开关电路特性比较 (12)3.3 开关管的选择 (14)3.4 本章小结 (17)第4章软开关双管正激变换器的分析 (18)4.1 软开关双管正激变换器原理 (18)4.2 系统主要仿真参数的设计 (20)4.3 本章小结 (21)第5章双管正激软开关变换器的仿真研究 (22)5.1 Matlab仿真软件介绍 (22)5.2 主电路仿真 (23)5.3 本章小结 (29)结论 (30)参考文献 (31)致谢 (32)第1章概述1.1 引言电源大致可以分为两类：发出电能的电源和变换电能的电源。

有源钳位正激原理与设计实例

有源钳位正激原理与设计实例
有源钳位正激原理与设计实例
单端正激变换器具有结构简单、工作可靠、成本低廉、输入输出电气隔离、易于多路输出等优点，因而被广泛应用在中小功率变换场合。

但是它有一个固有缺点：在主开关管关断期间，必须附加一个复位电路，以实现高频变压器的磁复位，防止变压器磁芯饱和。

传统的磁复位技术包括采用第三个复位绕组技术、无损的LCD箝位技术以及RCD 箝位技术。

这三种复位技术虽然都有一定的优点，但是同时也存在一些缺陷。

（1）第三复位绕组技术采用第三个复位绕组技术正激变换器的优点是技术比较成熟，变压器能量能够回馈给电网。

它存在的缺点是：第三复位绕组使得变压器的设计和制作比较复杂；变压器磁芯不是双向对称磁化，因而利用率较低；原边主开关管承受的电压应力很大。

（2）RCD箝位技术采用RCD箝位技术正激变换器的优点是电路结构比较简单，成本低廉。

它存在的缺点是：在磁复位过程中，磁化能量大部分都消耗在箝位网络中，因而效率较低；磁芯不是双向对称磁化，磁芯利用率较低。

（3）LCD箝位技术采用无损的LCD箝位技术正激变换器的优点是磁场能量能够全部回馈给电网，效率较高。

有源钳位正激原理与设计实例。

单端有源箝位DCDC变换器.

单端有源箝位DC/DC变换器单端有源箝位DC/DC变换器类别：电源技术作者：西安无线电二厂高季荪（西安710016）来源：《电源技术应用》摘要：单端正激式及反激式变换器的性能，因采用了有源箝位/恢复技术而大大增强。

其优点是效率高，对外干扰及器件应力小。

本文介绍了两种有源箝位电路拓扑，对电路工作状态进行了分析，对磁化电流和负载电流之间的关系进行了推导。

最后，对这种有源箝位的DC/DC变换器的优点，作了归纳。

关键词：功率变换开关电源 ZVS1 引言在开关电源里，可把直流电压从一个电平变换到另一个电平。

诸如buck电路，boost电路以及buck－boost电路。

但是，当要求把相当高的直流电压变换到相当低的直流电压时，常规变换技术的效率较低，特别是当变换器的工作频率在1MHz以上时，开关损耗变得特别大。

图1电路就是常规的buck（正激式）变换器。

该变换器在正常工作期间，开关管S1导通，把输入电压和输出电压之差加在电感L1上，使电感L1中的电流增加，并对输入电容CS充电；该电流又送至负载RL上。

当开关S1关断时，电感L1极性反向使二极管D1导通，然后，电流流经D1和L1，其幅度是逐渐下降的，直到S1再导通为止，又开始下一个工作周期。

图2为常规的buck boost变换器，它用变压器T把输入及输出电压隔离开来。

该变换器可使输出电压的幅值大于或小于其输入电压的幅值。

此电路的缺点是开关管电流和二极管电流均比基本的buck或boost变换器的电流大。

本文所介绍的具有有源箝位的DC/DC功率变换器，可以在1MHz以上的开关频率下，以零电压谐振变换来工作。

电路中，只需要一个磁芯兼作电感和变压器。

通过改变匝比，以获得所需要的电压。

对其输出特性的控制和普通的变换器拓扑一样。

用零电压谐振变换和变压器隔离技术，对磁芯无特殊要求。

该电路控制部分采用脉宽调制技术（PWM），工作频率高，效率也高，且输入输2 电路结构说明图3为本文重点介绍的具有有源箝位的DC/DC变换器电路。

有源箝位正激变换器中励磁电流直流偏置问题的研究

有源箝位正激变换器中励磁电流直流偏置问题的研究
1 引言在正激变换器中，有源箝位技术相对其他复位技术，比如RCD，LCDD而言具有如下优点： (1) 开关管的电流、电压应力小（约为1.3Vinmax）,便于开关器件的选择. (2)变压器复位过程中的损耗小, EMI和噪声比较低 (3)实现开关管的零电压开通,减少了开关管的损耗 (4)在主开关管关断的时候,有源箝位正激变换器相对于其他复位方式的正激变换器死
区时间小,适合自驱动的同步整流技术. 因此,有源箝位技术在正激变换器中
得到广泛的应用,但是由于变压器的漏感和开关管的寄生电容的存在,会使变压
器的励磁电流产生直流偏置,而变压器的直流偏置会导致变压器的磁芯饱和、辅
助开关管反并联二极管的反向恢复的问题，并有可能使辅助开关管失去零电压
开通，因此有必要对励磁电流的直流偏置产生的原因进行分析。

2 理想情况下
的有源箝位正激变换器的分析假定输出电感足够大，可以把它看成一个恒
流源,箝位电容足够大，可以把它看成一个恒压源Vc。

变压器用一个励磁电感
和一个变比为n=Np/Ns的理想变压器并联代替。

图2是该电路的工作模式，它
分为两个模态，图3是该电路主要参数的工作波形。

3 变压器励磁电流的直流
偏置图4是考虑变压器的漏感和开关管的寄生电容时的电路图，在这种情
况下励磁电流回产生直流偏置，并且根据贮存在漏感和寄生电容中的能量不同，可分为正向和负向偏置。

如图5所示：正向偏置会导致变压器的磁芯饱和、S2
反并联二极管反向恢复的问题；负向偏置会导致S2失去零电压开通和变压器
的磁芯饱和。

tips:感谢大家的阅读，本文由我司收集整编。

仅供参阅！。

RCD箝位反激变换器的设计与实现

RCD箝位反激变换器的设计与实现
摘要：论述了峰值电流控制RCD 箝位反激变换器的原理，介绍了UC3843 电流控制型脉宽调制器的各种设置，由UC3843 构成的逆变器辅助开关电源,具有电路简单、易于多路输出、过载与短路能力强、可靠性高等优点。

关键词：电流控制；RCD 箝位；反激变换器DesignandDevelopmentofRCDClampedFlybackConverter
图1RCD 箝位反激式变换器电路拓扑
1 引言
反激变换器具有电路拓扑简洁、输入输出电气隔离、电压升/降范围宽、易于多路输出等优点，因而是逆变器辅助开关电源理想的电路拓扑。

然而，反激变换器功率开关关断时由漏感储能引起的电压尖峰必须用箝位电路加以抑制。

由于RCD 箝位电路比LCD 箝位、有源箝位电路更简洁且易实现，因而RCD 箝位反激变换器在小功率变换场合更具有实用价值。

将RCD 箝位反激变换器
与峰值电流控制技术结合在一起，便可获得高性能的逆变器辅助开关电源。

本文主要论述RCD 箝位反激式变换器的原理，介绍了UC3843 电流控制型脉宽调制器的各种设置，并给出了设计实例与试验结果。

2RCD 箝位反激式变换器的原理
2.1 功率电路
采用RCD 箝位的反激变换器，如图1 所示。

当功率开关S 关断时，变压器T 漏感的储能将转移到箝位电容C 中，并在电阻R 上消耗，从而使功率开关S 关断时产生的电压尖峰得到了有效的抑制。

然而，箝位电路参数对反激变换器的性能有重要的影响。

选取不同R、C 值时，箝位电容电压波形如图2 所示。

图2(a)中，C 取值较大，C 上电压缓慢上。

反激式变换器中RCD箝位电路的设计分析

反激式变换器中RCD箝位电路的设计分析反激式变换器是一种常见的DC-DC变换器拓扑结构，具有简单、高效的特点。

在反激式变换器的设计中，RCD箝位电路扮演着非常重要的角色。

本文将从设计和分析的角度探讨RCD箝位电路在反激式变换器中的作用、设计原则以及优化方法。

首先，让我们来了解一下RCD箝位电路在反激式变换器中的作用。

反激式变换器的基本原理是利用输入电感储存能量，并通过控制开关管的开关周期实现能量的传递。

箝位电路的作用是限制开关管的电压峰值，以确保开关管能够正常工作，同时减小电压应力和电流应力，提高系统的可靠性和效率。

在设计RCD箝位电路时，首先要确定电容C、电感L和电阻R的合适取值。

理想的RCD箝位电路应该具有良好的限压、保护开关管的功能，同时要保证电路的稳定性和效率。

设计原则之一是要选择合适的电感L。

选择合适的电感值可以在箝位电路中产生合适的电感电流，以保证开关管正常工作。

一般来说，电感的电流应该在稳态工作状态下不超过其可承受的最大电流。

另外，电感值的选择还应考虑反激式变换器的输入电压、输出电压和负载条件，以及电感的尺寸和成本。

设计原则之二是要选择合适的电容C。

电容C的选择要考虑三个方面：限制开关管的电压峰值、储存能量和抑制电压尖峰。

合适的电容值可以限制开关管的电压峰值，以保护开关管不受电压应力过大的影响。

另外，电容的容量也会影响电路的能量储存和输出效率。

较大的电容值可以增加能量储存，但也会增加电路的成本和尺寸。

此外，电容的选择还需要考虑电容的ESR（壳体电阻）和ESL（壳体电感），以提高电路的性能和稳定性。

设计原则之三是要选择合适的电阻R。

电阻R的作用是限制开关管的电流，以保护开关管不受电流应力过大的影响。

合适的电阻值要根据开关管的最大电流和电路的工作条件来确定。

较小的电阻值可以减小电流应力，但也会降低电路的效率和稳定性。

因此，需要在保护开关管的同时兼顾效率和稳定性。

在实际的设计中，可以通过仿真和实验来验证和优化RCD箝位电路的设计。

毕设 RCD箝位正激变换器后期仿真

第3章 RCD 箝位正激变换器闭环参数3.1 RCD 箝位正激变换器传递函数在对正激变换器的解析建模分析中, 连续法具有建模简单、物理概念清楚、便于利用线性电路理论和控制理论对变换器进行稳态和动态分析的优点. 所谓的连续建模法, 就是把一个周期内不同拓扑结构的电路进行平均处理, 使之成为只有一种电路拓扑结构且为连续工作方式的电路.。

这样的分析过程, 恰好符合正激变换器的工作过程, 因而较为实用. 在建模过程中, 需作某些理论化的假设, 但在一般情况下, 特别是当开关频率高于变换器的网络频率时, 其准确度是足够的. 正激式DC-DC 变换器的功率级电路建模中作如下假设:(1).忽略开关管和二极管的导通压降及截止电流;(2).开关频率Fs 比通变换器低滤波器的转折频率Fc 大得多;(3).扰动信号频率比开关频率低很多;(4).扰动信号比输入信号稳态量小很多(小信号分析).选择电感电流和电容电压作为状态变量,输出电压作为输出变量, 高频变压器原边匝数为N1, 副边匝数为N2, 匝比为N 。

据正激式变换器的工作原理,电流连续时它有两个开关状态：当开关管导通时：当开关管断开时：设将上面两式写成：的形式。

开通时有：断开时有：(31)L L di L Vo Vi dtdVo Vo C i dt R +==--0(32)L L di L Vo dtdVo Vo C i dt R +==--[]T L x i Vo ='x Ax BVi =+11011L C RC A ⎛⎫- ⎪= ⎪ ⎪- ⎪⎝⎭110L B ⎛⎫ ⎪= ⎪⎝⎭21011L C RC A ⎛⎫- ⎪= ⎪ ⎪- ⎪⎝⎭200B ⎛⎫= ⎪⎝⎭求变量在一个周期内的平均值：A=D ·A1+(1-D)A2 B=D ·B1+（1-D ）B2求得：当C=[0 1]时正激变换器的传递函数：3.2 RCD 箝位正激变换器闭环校正DC-DC 变换器只有连接反馈控制回路才能构成开关调压系统, 实现稳压或稳流. 本文设计的正激式开关电源利用开关电源集成控制器SG3525 作为反馈回路主元件,对电路进行电压闭环负反馈。

RCD箝位正激变换器文献综述

RCD箝位正激变换器文献综述文献综述一、课题国内外现状开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关晶体管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源。

从上世纪90年代以来开关电源相继进入各种电子、电器设备领域，计算机、程控交换机、通讯、电子检测设备电源、控制设备电源等都已广泛地使用了开关电源。

随着电源技术的发展，低电压，大电流的开关电源因其技术含量高，应用广，越来越受到人们重视。

在开关电源中，正激式有着电路拓扑简单，输入输出电气隔离等优点，广泛应用于中小功率电源变换场合。

二、研究主要成果正激DC／DC变换器其固有缺点是功率晶体管截止期间高频变压器必须磁复位。

以防变压器铁心饱合，因此必须采用专门的磁复位电路。

通常采用的复位方式。

如RCD箝位、LCD箝位、有源箝位、谐振复位等。

采用RCD箝位的磁复位方式的单端正激变换器结构简单，成本低廉，主开关管的电压应力较低，不需要辅助开关管三、发展趋势：随着各种软开关技术比如第三绕组复位技术、RCD 复位技术、LCD 复位技术、有源箝位技术和谐振复位技术、定频谐振软开关技术等在单端正激型变换器中的成功应用，解决了一般正激变换器变压器利用率低、高频损耗大的缺点，使得正激型变换器的应用场合更加广阔，尤其在需要低电压大电流输出的各种微处理器、IC 芯片和数字信号处理器中，正激型变换器以其结构简单、工作可靠、成本低廉被认为是最合适的拓扑之一。

四、存在问题正激变换器的一个固有缺点是功率晶体管截止期间变压器必须磁复位，因而需要复位电路。

采用复位绕组法实现了变压器磁化能量无损地回馈到电网中去．其不足是:① 功率开关承受两倍的电源电压应力.② 占空比d30 kHz时便暴露出其缺点，其原因是过大的LC 谐振电流增加了功率开关导通损耗，因此它通常应用在fs线路简单、占空比d>0．5、功率开关电压应力低等优点，其不足是磁化能量部分消耗在箝位电阻中。

五、主要参考文献 1 夏琦.无源无损吸收正激型功率变换器的研究.(硕士学位论文). 重庆大学,2021,1～9 2 陈道炼,范玉萍,严仰光.正激变换器的磁复位技术研究.电力电子技术，1998,(1):72～74 3 周平森,王慧贞.一种双管正激变换器的初级箝位电路.南京航空航天大学电力电子技术.1999,37(5) 4 陈道炼,陈卫昭,严仰光.RCD箝位正激变换器的分析研究.南京航空航天大学学报，1997,29(2) 5 陈道炼,严仰光.有源钳位正激变换器的分析与设计.电气传动.1999 ( 1) : 30～33 6 郑颖楠.电源技术.燕山大学自编教材 7 赵修科.开关电源中磁性元器件.电子版 8 李启明,严仰光.正激变换器脉冲变压器的优化设计.南京航空航天大学学报. 2001,33(4) 9 胡宗波.同步整流技术中同步整流管特性及同步整流器驱动方式研究.(学位论文).2002 10 胡宗波,张波.正激变换器中变压器的设计.电源技术应用.2002,5(11) 11 刘谈平,王召巴,吕娟 .正激式开关电源输出滤波特性的分析与仿真.通讯电源技术. 2021,27(1):23～24 12 沈建华.正激变换器中反馈网络的设计.通信与广播电视.2021,(4):20～23 13刘文山,任光.新型RCD箝位单端正激变换器仿真研究.电子设计应用.2021,(1):65～68 14 Xi Y,Jain PK.Joos G. An improved gating technique for the synchronous rectifier MOSFET in the forward converter topology.(外文会议) .1997 15 Christopher D. Bridge,Clamp voltage analysis for RCD forward converters. IEEE, 2000:959～963 16 C.S. Leu, G.C. Hua, F.C. Lee, Analysis and design of RCD clamp forward converter, Proceedings of Virginia Power Electronics Center, 1992 17 Laszlo Balogh.A practical introduction to digital power supply control． Texas Instruments,2021感谢您的阅读，祝您生活愉快。

反激式变换器中RCD箝位电路设计方案工科

反激式变换器中RCD箝位电路设计方案工科反激式变换器是一种常用于电源系统中的降压变换器，它具有结构简单、成本低、效率高等优点，在电源系统中得到了广泛应用。

而RCD箝位电路则是反激式变换器中常用的一种保护电路，能有效地保护开关管和二极管，增加系统的可靠性。

本文将针对反激式变换器中RCD箝位电路的设计方案进行探讨，以期能在实际应用中提供一定的参考价值。

设计目标：设计一个能够满足工业应用需求的反激式变换器RCD箝位电路，其设计目标如下：1.保护开关管和二极管，避免过电压和过电流的损害；2.提高系统的效率；3.控制开关管的开关频率，并实现电压的稳定输出；4.降低系统的谐振噪声。

设计步骤：1.选择合适的开关管和二极管：根据输入电压和输出电流的要求，选择合适的开关管和二极管。

开关管应具有低导通电阻和低开关损耗，二极管应具有低反向恢复电压和低开关损耗。

2.确定电感和电容数值：根据输入电压、输出电压和输出电流的要求，确定合适的电感和电容数值。

电感应具有合适的饱和电流和低直流电阻，电容应具有合适的容值和低ESR。

3.设计RCD箝位电路：RCD箝位电路由一个电阻、一个电容和一个二极管组成。

其作用是在开关管关闭后提供一条反向电流通路，以保护开关管和二极管，并降低谐振噪声。

电容的选择应满足箝位电压的要求，电阻的选择应确保电容在关断期间能够完全放电。

4.控制开关管的开关频率：反激式变换器中的开关管的开关频率对整个系统的稳定性和效率有着很大的影响。

通过合理的控制开关管的开关频率，可以实现电压的稳定输出。

常见的控制方法有固定频率控制、变频控制和自适应控制等。

5.进行电路仿真和实验：根据设计的参数，进行电路的仿真和实验，验证设计的可行性和稳定性。

通过仿真和实验结果的分析，对设计进行进一步的改进和优化。

总结：通过以上设计步骤，可以设计出一个满足工业应用要求的反激式变换器RCD箝位电路。

在实际应用中，还需要根据具体的应用场景和要求来优化设计参数，以进一步提高系统的性能和可靠性。

反激变换器中RCD箝位电路的研究

电工电气 (2011 No.1)作者简介：刘国伟(1986- )，男，硕士研究生，研究方向为电力电子高频磁技术。

反激变换器中RCD箝位电路的研究摘要：反激变换器原边漏感对半导体器件的影响较大，通过RCD 箝位电路可以降低半导体器件的关断电压尖峰。

分析了RCD 箝位电路在反激变换器中的工作原理，并介绍了RCD 各个参数的设计方法以及RCD 箝位电路的损耗分析，实验验证了RCD 各参数对反激变换器的影响。

关键词：反激变换器；RCD 箝位电路；电压尖峰中图分类号：TP212 文献标识码：A 文章编号：1007-3175(2011)01-0020-04刘国伟，董纪清(福州大学电气工程与自动化学院，福建福州 350108)Abstract: As the primary inductance leakage has greater impact on semiconductor apparatus in the ﬂ yback converter, the RCD clamp circuit can reduce breaking voltage peak of semiconductor apparatus. Analysis was made to the working principle of RCD clamp circuit in the ﬂ yback converter. Introduction was made to the design method of RCD each data and loss analysis of RCD clamp circuit. Experi-ment has veri ﬁ ed the impact of RCD each data on the ﬂ yback converter. Key words: ﬂ yback converter; RCD clamp circuit; voltage peakLIU Guo-wei, DONG Ji-qing（College of Electrical Engineering and Automation, Fuzhou University, Fuzhou 350108, China ）Study of RCD Clamp Circuit in Flyback Converter0 引言反激变换器具有高可靠性、电路拓扑简单、成本低、易于实现多路输出等优点，因此广泛应用于中小功率场合，如电源适配器、逆变器的辅助电源、模块电源等。

反激变换器RCD箝位电路设计的教学探析

本文有助于学生更加全面深入地理解反激变换器的工作原理和特性，更好地掌握其箝位电路设计的方法，具有一定的教学指导意义。
关键词：反激变换器；ＲＣＤ箝位电路；能量传输效率
中图分类号：ＴＭ４６，Ｇ６４２文献标识码：Ａ文章编号：１００８－０６８６（２０１４）０３－００５９－０３
路如图３（ｃ）所示。
开关模态４［ｔ，ｔ］：￡时刻，漏感电流。减小到零，变压器激磁电感中储存的能量向负载释放，等效
电路如图３（ｄ）所示。
根据上述分析过程可知，漏感和箝位电路在反
源发电、ＬＥＤ驱动等各类功率系统中具有非常广泛的应用ｕ引。但是，现有教材对反激变换器的分析普遍存在以下不足： ① 关于反激变换器的工作原理
和分析过于简单； ②没有考虑变压器漏感及箝位电
路对反激变压器能量传输过程的影响； ③缺乏对变
ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＤｅｓｉｇｎｏｆＲＣＤＣｌａｍｐｉｎｇＣｉｒｃｕｉｔｆｏｒＦｌｙｂａｃｋＣｏｎｖｅｒｔｅｒ
ＷＵＨｏｎｇ－ｆｅｉ（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＡｕｔｏｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，№ ｎｇＵｎｉｖｅｎｉ￣ｏｆＡｅｒｏｎａｕｔｉｃｓａｎｄＡｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓ， № 彬ｎｇ２１００１６，Ｃｈｉｎａ）

反激式变换器中RCD箝位电路的设计.

反激式变换器中RCD箝位电路的设计在反激式变换器中，箝位电路采用RCD 形式具有结构简单，成本低廉等优点，本文详细论述了该种电路的设计方法。

Abstract: The application of RCD circuit in converter can realize low cost and low parts cout .How to design that circuit is introduced.Keyword: RCD clamp, Flyback converter一、引言反激式变换器具有低成本，体积小，易于实现多路输出等优点，因此被广泛应用于中小功率(≤100w)的电源中。

但是，由于变压器漏感的存在及其它分布参数的影响，反激式变换器在开关管关断瞬间会产生很大的尖峰电压，这个尖峰电压严重危胁着开关管的正常工作，必须采取措施对其进行抑制，目前，有很多种方法可以实现这个目的，其中的RCD箝位法以其结构简单，成本低廉的特点而得以广泛应用，但是，由于RCD箝位电路的箝位电压会随着负载的变化而变化，如果参数设计不合理，该电路或者会降低系统的效率，或者会达不到箝位要求而使开关管损坏，本文介绍了反激式变换器中的RCD箝位电路的基本原理，给出了一套较为实用的设计方法。

二、反激式变换器中RCD箝位电路的工作原理.图为RCD 箝位电路在反激式变换器中的应用。

图中：V clamp:箝位电容两端间的电压V in:输入电压V D:开关管漏极电压L p:初级绕组的电感量L lk:初级绕组的漏感量该图中RCD箝位电路的工作原理是：当开关管导通时，能量存储在Lp和Llk中，当开关管关闭时，Lp中的能量将转移到副边输出,但漏感Llk中的能量将不会传递到副边。

如果没有RCD箝位电路，Llk 中的能量将会在开关管关断瞬间转移到开关管的漏源极间电容和电路中的其它杂散电容中，此时开关管的漏极将会承受较高的开关应力。

若加上RCD 箝位电路，Llk中的大部分能量将在开关管关断瞬间转移到箝位电路的箝位电容上，然后这部分能量被箝位电阻Rc消耗。

RCD钳位电路分析及参数设计

4 RCD钳位电路4.1基本原理分析由于变压器漏感的存在，反激变换器在开关管关断瞬间会产生很大的尖峰电压，使得开关管承受较高的电压应力，甚至可能导致开关管损坏。

因此，为确保反激变换器安全可靠工作，必须引入钳位电路吸收漏感能量。

钳位电路可分为有源和无源钳位电路两类，其中无源钳位电路因不需控制和驱动电路而被广泛应用。

在无源钳位电路中，RCD 钳位电路因结构简单、体积小、成本低而倍受青睐。

RCD钳位电路在吸收漏感能量的时候，同时也会吸收变压器中的一部分储能，所以RCD钳位电路参数的选择，以及能耗到底为多少，想要确定这些情况会变得比较复杂。

对其做详细的分析是非常必要的，因为它关系到开关管上的尖峰电压，从而影响到开关管的选择，进而会影响到EMI，并且，RCD电路设计不当，会对效率造成影响，而过多的能量损耗又会带来温升问题，所以说RCD钳位电路可以说是很重要的部分。

图9图10图11反激变换器RCD 钳位电路的能量转移过程可分成5 阶段，详细分析如下：1）t0-t1阶段。

开关管T1导通，二极管D1、D2因反偏而截止，钳位电容C1通过电阻R1释放能量，电容两端电压UC下降；同时，输入电压Ui加在变压器原边电感LP两端，原边电感电流ip线性上升，其储能随着增加，直到t1时刻，开关管T1关断，ip增加到最大值。

此阶段变换器一次侧的能量转移等效电路如图2(a)所示。

2）t1-t2阶段。

从t1时刻开始，开关管进入关断过程，流过开关管的电流id 开始减小并快速下降到零；同时，此阶段二极管D2仍未导通，而流过变压器原边的电流IP首先给漏源寄生电容Cds恒流充电(因LP很大)，UDS快速上升(寄生电容Cds较小)，变压器原边电感储存能量的很小一部份转移到Cds；直到t2时刻，UDS 上升到Ui+Uf(Uf为变压器副边向原边的反馈电压)。

此阶段变换器一次侧的能量转移等效电路如图2(b)所示，钳位电容C1继续通过电阻R1释放能量。

一种新型无损箝位电路在单端正激电源中的应用

一种新型无损箝位电路在单端正激电源中的应用在各种隔离式DC/DC变换器中，单端正激式变换器是其中最简单且适合大电流输出的一类，因而正激式变换成为低压大电流功率变换器的首选拓扑结构。

但因其高频开关变压器磁通工作在磁滞回线的一侧，必须进行磁复位，以确保励磁磁通在每一个开关周期开始时处于初始值。

同时由于工作在高频状态下，开关变压器漏感、分布电容等寄生参数的影响不能忽略，在开关转换瞬时，电抗元件的能量充放致使功率器件承受很大的热和电应力，并可导致开关管的电压过冲，这不仅意味着设计人员必须选用昂贵的高耐压功率开关管，同时也给电源的可靠性带来潜在威胁。

为此常常还需设置各种缓冲吸收电路，但这降低了变换器的工作效率。

为了解决单端正激式开关电源中的磁复位与漏感储能问题，传统的解决方案有以下几种：(1)、采用辅助绕组复位电路；(2)、采用RCD箝位复位电路；(3)、采用有源箝位复位电路。

其中方案1要求辅助绕组与初级绕组必须紧耦合，实际上因漏感的存在电路中仍需外加有损吸收网络，以释放其储能；方案2是一种有损复位箝位方式，因其损耗的大小正比于电路的开关频率，（和方案1中外加有损吸收网络一样）这不仅降低了电源本身的效率，也限制了电源设计频率的提高；方案3中需要附加一复位开关管与相关控制电路，增加了电路复杂性的同时，也带来了附加电路损耗与总成本的上升。

本文介绍一种新型无损箝位电路，无须额外附加辅助开关管，电路简单，可有效降低功率管的电压应力，箝位效果优异，且有利于电源工作效率的提高。

2 工作原理新型无损箝位电路（图1）与上述方案1（图2）中采用辅助绕组的传统方法相类似，不同之处是增加一个箝位电容C2，但功率主回路上无需外加有损吸收网络。

传统的方法是在变压器中附加一个去磁绕组N3，它与二极管D3串联后接到电源输入正极，N3起到去磁复位作用，功率管S漏源间并联的RC网络，用于吸收变压器的初级漏感储能，防止产生过电压尖峰，保护功率管S免被击穿，见图2所示。

反激式变换器中RCD箝位电路的设计

ＤｅｉｎｏｓｇｆＲＣＤａｐｄＣｉｃｉｉｌｂｃｎｅｔｒＣｌｍｅｒｕｔｎＦｙａｋＣｏｖｒｅ
Ｆｎ－ｏｇＡＮＹｏｇｌｎ
（ｈｎｉｏｇｉｇＡｔｍｔｎＥｕｐｅｔｏＬｄ，ＴｉｕｎＳａｘ０００，ＣｉａＳａｘＹｎｍｎｕｏａｏｑｉｍｎ．ｔ．ａｙａｈｎｉ３０６ｉＣｈｎ）
目的，中的ＲＤ箝位法以其结构简单，本低其Ｃ成
管导通时，能量存储在。和中，当开关管关闭
时，中的能量将转移到副边输出，但漏感中。
廉的特点而得到广泛应用，但是，由于ＲＤ箝位Ｃ
电路的箝位电压会随着负载的变化而变化，如果
ｉｔｄｃｄＳｉｒｕｅ．ｎｏ
Ｋｅｗｏｄｃａ；ｅｉｎｌｌｍｐｄｓｇ
中图分类号：Ｍ４Ｔ６
文献标识码：Ｂ
文章编号：２９２１（０６１— ０７００１— ７３２０）２０４ — ３
ＡｂｔａｔＴｅａｐｉａｉｎｏｓｒｃ：ｈｐｌｔｆｃｏＲＣＤｃｒｕｔｉｏｖｒｒｃｎｒａｉｅｌｗｏｔｎｏｐｒｓｃｕ．ｗｏｄｓｇｈｔｃｒｕｔｉｉｎｃｎｅｔａｅｌｏｃｓｄｌｗａｔｏｔＨｏｔｅｉｎｔａｉｉｃｅｚａｃ
图１ＲＤ箝位电路在反激式变换器中的应用Ｃ
４７
维普资讯
第９卷第ｌ２期

反激变换器中RCD箝位电路的分析与设计

ＺＨＡＯＨａｉｗｅｉ，ＱＩＮＨａｉｈｏｎｇ，ＺＨＵＺｉｙｕｅ
（ＪｉａｎｇｓｕＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＮｅｗＥｎｅｒｇｙＧｅｎｅｒａｔｉｏｎａｎｄＰｏｗｅｒＣｏｎｖｅｒｓｉｏｎ，ＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆ
ｄｅｓｉｇｎ．ＴｈｅｉｎｌｆｕｅｎｃｅｏｆｔｈｅｄｉｏｄｅｆｏｒｗａｒｄｒｅｃｏｖｅｒｙｏｎｖｏｌｔａｇｅｓｐｉｋｅｏｆｔｈｅｐｏｗｅｒｓｗｉｔｃｈａｎｄｒｅｖｅｒｓｅｒｅｃｏｖｅｒｙｏｎＲＣＤｃｌａｍｐｃｉｒｃｕｉｔｐｏｗｅｒｌｏｓｓａｎｄｐａｒａｍｅｔｅｒｄｅｓｉｇｎｉｓａｎａｌｙｚｅｄ．ＤｅｔａｉｌｅｄａｎａｌｙｓｉｓｉｓｇｉｖｅｎｔｏｒｅｖｅａｌｔｈａｔｔｈｅｌｅａｋａｇｅｉｎｄｕｃｔａｎｃｅｏｆｔｈｅｓｅｃｏｎｄａｙｒｉｎｃｒｅａｓｅｓｔｈｅｅｎｅｒｇｙａｂｓｏｒｂｅｄｂｙｔｈｅＲＣＤｃｌａｍｐｃｉｒｃｕｉｔａｓｗｅｌｌａｓｔｈｅｐｒｉｍａｙｒｌｅａｋａｇｅｉｎｄｕｃｔａｎｃｅ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ａｒｅｖｉｓｅｄＲＣＤｐａｒａｍｅｔｅｒｄｅｓｉｇｎｍｅｔｈｏｄｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｅｘｉｓｔｉｎｇｄｅｓｉｇｎｍｅｔｈｏｄ，ｂｙｔａｋｉｎｇｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎｏｆｆｏｗａｒｒｄｒｅｃｏｖｅｙｒａｎｄｒｅｖｅｒｓｅｒｅｃｏｖｅｙｒｃｈａｒａｃｔｅｉｒｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｃｌａｍｐｉｎｇｄｉｏｄｅａｎｄｔｈｅｓｅｃｏｎｄａｒｙ