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分享一个小发明——一种无源钳位电路

顾名思义这个电路的用途就是电压钳位用来保护开关管(如MOS管)承受的应力在安全范围之内,同时作为一种无损吸收又兼顾了效率。

应用背景:

1、在反激电路中由于变压器存在漏感且其能量无法传递到副边会在原边产生一个高的电压应力,为了降低这个电压应力保护开关管最简单、最普遍的方式是加RCD吸收电路,RCD吸收是有损吸收如果又要兼顾宽输入其参数很难优化效率也做不高;另一种LCDD无损吸收电路只适合特定的工作条件所以一般不常见;有源钳位电路效果比较好既能保护开关管又是无损吸收应用于反激可使效率可达90%以上。

2、由于漏感(导线寄生电感)和二极管(同步整流管)的反向恢复问题,CCM模式下副边开关管也要承受一个高的电压应力,同样需要加吸收电路如上述所提到的RCD或有源钳位电路。

有源钳位电路存在两个缺点:

1、驱动复杂,驱动IC需要提供互补的两组PWM信号,有源钳位开关需要专门的驱动电路,如果放置高端则需高端驱动电路放置低端需要负压驱动电路(针对NMOS)。

2、采用互补的控制方式并不是最佳设计估计只是为了实现起来方便,由于采用互补的控制方式钳位电容不能取的很大如果取大了会有过多的无功能量交换导致钳位管发热,取的过小吸收能力弱应力又容易超,最佳的控制方式应该是在需要钳位管开的时候才开而不是盲目的互补控制但这实现起来似乎并不容易。

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2023-09-23 21:09

这个钎位电压变化会呈现怎么样一个变化规律

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2023-09-23 21:28

能量吸收过程会产生电路频率降低么

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2023-09-23 22:19

有没有具体的传输曲线来描述这个变化过程

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2023-09-23 22:42

非常不错的设计方案

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gaohq
LV.8
6
2023-09-24 15:03

期待分享

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2023-09-24 15:33

为解决有源钳位的这两个缺点琢磨出了一个小电路,只需要电阻、电容、二极管及开关管四个元件的一种无源钳位电路。

电路如下:

图1 两种无源钳位电路

 上图分别采用NMOS和PMOS实现的两种无源钳位电路,一般MOS管的体二极管特性不是很好所以在实际应用中MOS管旁都并联有二极管,此电路已应用在反激和同步整流电路上并取得较理想的效果。

这个电路可看作由三端稳压电路对偶而来

图2 无源钳位电路由三端稳压电路对偶而来

无源钳位电路仿真如下:

图3 无源钳位电路应用在同步整流管

图4 反激RCD吸收与无源钳位电路对比

  对于原边有源钳位驱动是与主驱动互补的,对于副边有源钳位驱动是与主驱动同步的(有死区),在开机或异常状态下有源钳位的驱动可能无法展开导致应力超标,采用这种无源钳位电路就不受此影响,可以达到期望的只在恰当的时候开启钳位管的效果。图3是同步整流管的钳位效果,图4是对比相同参数下反激电路只更换无源钳位电路后对效率的影响。

 图1是这种电路的最简形势,还可以进一步拓展以提高其性能和应用范围。

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2023-09-24 21:03

怎么样有效补偿电压损失

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2023-09-24 22:48

非常不错的设计,输出效率有什么特殊要求么

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dy-TMelSvc9
LV.7
10
2023-09-24 23:14

复杂电机运动产生的热量损失应该怎么样有效计算

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dy-StTIVH1p
LV.7
11
2023-09-24 23:31

钳位电路的散热能力怎么样

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dy-nmLUWFNr
LV.7
12
2023-09-25 08:08

系统发热过大对传导效率会有影响么

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2023-09-26 21:11
@dy-StTIVH1p
钳位电路的散热能力怎么样

钳位管发热量不高,用在反激的整机效率有显著提高。

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x_ww0941
LV.4
14
2023-11-06 11:07
@boy59
为解决有源钳位的这两个缺点琢磨出了一个小电路,只需要电阻、电容、二极管及开关管四个元件的一种无源钳位电路。电路如下:[图片]图1两种无源钳位电路 上图分别采用NMOS和PMOS实现的两种无源钳位电路,一般MOS管的体二极管特性不是很好所以在实际应用中MOS管旁都并联有二极管,此电路已应用在反激和同步整流电路上并取得较理想的效果。这个电路可看作由三端稳压电路对偶而来[图片]图2无源钳位电路由三端稳压电路对偶而来无源钳位电路仿真如下:[图片]图3无源钳位电路应用在同步整流管[图片]图4反激RCD吸收与无源钳位电路对比  对于原边有源钳位驱动是与主驱动互补的,对于副边有源钳位驱动是与主驱动同步的(有死区),在开机或异常状态下有源钳位的驱动可能无法展开导致应力超标,采用这种无源钳位电路就不受此影响,可以达到期望的只在恰当的时候开启钳位管的效果。图3是同步整流管的钳位效果,图4是对比相同参数下反激电路只更换无源钳位电路后对效率的影响。 图1是这种电路的最简形势,还可以进一步拓展以提高其性能和应用范围。

R C D 参数该如何取合适?

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ffqqcc
LV.2
15
2023-11-14 15:28

有没有实际应用过???我模拟的结果就是MOS管的栅极直接被击穿

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2023-11-24 21:08
@x_ww0941
RCD参数该如何取合适?

R参考稳压二极管的工作电流Id,R≈4V/Id一般取几K;C越大越好兼顾成本和体积;D约为期望的目标钳位电压

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2023-11-24 21:13
@ffqqcc
有没有实际应用过???我模拟的结果就是MOS管的栅极直接被击穿

已经在实际电路中应用了,分别用于输出全桥整流的吸收和反激的原边吸收,对比改版前的有源钳位其应力和效率都有所改进。

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dy-V1u71NTd
LV.1
18
2023-12-13 11:00

有没有一个具体的器件参数,比如应用到反激初级,验证一下效果

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xmm
LV.3
19
14小时前
@ffqqcc
有没有实际应用过???我模拟的结果就是MOS管的栅极直接被击穿

电阻和稳压管对调一下就不会烧了,不知道是有意还是无意,图上是错误的,而且这个电路也不算是无损吸收,虽然能起到吸收的作用,但是电容吸收的能量最后通过MOS对地短接消耗掉了,好像并不能提高效率,反而会增加MOS管的损耗

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