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【原创】整流管尖峰吸收电路探讨

  • 2010-08-26 15:45
  • haibin

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  • 最近在电源网上看到还有朋友在讨论Flyback的次级侧整流二极管的RC尖峰吸收问题,觉得大家在处理此类尖峰问题上仍过于传统,其实此处用RCD吸收会比用RC 吸收效果更好,用RCD吸收,其整流管尖峰电压可以压得更低(合理的参数搭配,可以完全吸收,几乎看不到尖峰电压),而且吸收损耗也更小。

         PK      

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  • haibin

    LV.1

    2010-08-26 15:50

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    整流二极管电压波形(RC吸收)  整流二极管电压波形(RCD吸收)  

    从这两张仿真图看来,其吸收效果相当,如不考虑二极管开通时高压降,可以认为吸收已经完全。

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  • haibin

    LV.1

    2010-08-26 16:16

    @

    我们再看看两种吸收电路对应的吸收损耗问题(以Flyback为例):

    采用RC吸收:C上的电压在初级MOS开通后到稳态时的电压为Vo+Ui/N,(Vo为输出电压,Ui输入电压,N为变压器初次级匝比),因为我们设计的RC的时间参数远小于开关周期,可以认为在一个吸收周期内,RC充放电能到稳态,所以每个开关周期,其吸收损耗的能量为:次级漏感尖峰能量+RC稳态充放电能量,近似为RC充放电能量=C*(Vo+Ui/N)^2(R上消耗能量,每个周期充一次放一次),所以RC吸收消耗的能量为 fsw*C*(Vo+Ui/N)^2,以DC300V输入,20V输出,变压器匝比为5,开关频率为100K,吸收电容为2.2nF为例,其损耗的能量为2.2N*(20+300/5)^2*100K=1.4w ;

    采用RCD吸收,因为采用RCD吸收,其吸收能量包括两部分,一部分是电容C上的DC能量,一部分就是漏感能量转换到C上的尖峰能量,因为漏感非常小,其峰值电流由不可能太大,所以能量也非常有限,相对来讲,只考虑R消耗的直流能量就好了,以上面同样的参数,C上的直流电压为Vo+Ui/N=80V,电阻R取47K,其能量消耗为0.14W,相比上面的1.4W,“低碳”效果非凡。

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  • haibin

    LV.1

    2010-08-26 17:48

    @haibin

    我们再看看两种吸收电路对应的吸收损耗问题(以Flyback为例):

    采用RC吸收:C上的电压在初级MOS开通后到稳态时的电压为Vo+Ui/N,(Vo为输出电压,Ui输入电压,N为变压器初次级匝比),因为我们设计的RC的时间参数远小于开关周期,可以认为在一个吸收周期内,RC充放电能到稳态,所以每个开关周期,其吸收损耗的能量为:次级漏感尖峰能量+RC稳态充放电能量,近似为RC充放电能量=C*(Vo+Ui/N)^2(R上消耗能量,每个周期充一次放一次),所以RC吸收消耗的能量为 fsw*C*(Vo+Ui/N)^2,以DC300V输入,20V输出,变压器匝比为5,开关频率为100K,吸收电容为2.2nF为例,其损耗的能量为2.2N*(20+300/5)^2*100K=1.4w ;

    采用RCD吸收,因为采用RCD吸收,其吸收能量包括两部分,一部分是电容C上的DC能量,一部分就是漏感能量转换到C上的尖峰能量,因为漏感非常小,其峰值电流由不可能太大,所以能量也非常有限,相对来讲,只考虑R消耗的直流能量就好了,以上面同样的参数,C上的直流电压为Vo+Ui/N=80V,电阻R取47K,其能量消耗为0.14W,相比上面的1.4W,“低碳”效果非凡。

    离下班还有十几分钟,再谈谈这两种吸收电路的特点及其他吸收电路:

    RC吸收:吸收尖峰的同时也将变压器输出的方波能量吸收,吸收效率低,损耗大,但电路简单,吸收周期与开关频率一致,可以用在低待机功耗电路中;

    RCD吸收:适合所有应用RC吸收漏感尖峰的地方(包括正激、反激、全桥、半桥等拓扑)吸收效率较RC高,但是存在一直消耗电容(一般比较大)储存的能量的情况,不适合应用在低待机功耗电路中(包括初级MOS管的漏感吸收);

    再讨论一下ZENER吸收:可以应用于初级MOS漏感尖峰吸收,次级整流管电压尖峰吸收,还可应用于低待机功耗电路,吸收效率最高,成本高,但ZENER稳压参数变化较大,需仔细设计。

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  • haibin

    LV.1

    2010-08-27 09:22

    @

    人气不够?看来电源网大虾太多了,哈哈,如此以来小弟这般是献丑了。
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  • cheng111

    LV.1

    2010-08-27 09:41

    @haibin

    人气不够?看来电源网大虾太多了,哈哈,如此以来小弟这般是献丑了。
    发现好贴,顶一下先....等一下啊再来
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  • jianyedin

    LV.1

    2010-08-27 17:59

    @haibin

    人气不够?看来电源网大虾太多了,哈哈,如此以来小弟这般是献丑了。
    Ding
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  • 998lllll

    LV.1

    2010-08-27 19:34

    @haibin

    人气不够?看来电源网大虾太多了,哈哈,如此以来小弟这般是献丑了。
    支持楼主,顶你!!
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  • bpyanyu

    LV.1

    2010-08-27 20:52

    @haibin

    我们再看看两种吸收电路对应的吸收损耗问题(以Flyback为例):

    采用RC吸收:C上的电压在初级MOS开通后到稳态时的电压为Vo+Ui/N,(Vo为输出电压,Ui输入电压,N为变压器初次级匝比),因为我们设计的RC的时间参数远小于开关周期,可以认为在一个吸收周期内,RC充放电能到稳态,所以每个开关周期,其吸收损耗的能量为:次级漏感尖峰能量+RC稳态充放电能量,近似为RC充放电能量=C*(Vo+Ui/N)^2(R上消耗能量,每个周期充一次放一次),所以RC吸收消耗的能量为 fsw*C*(Vo+Ui/N)^2,以DC300V输入,20V输出,变压器匝比为5,开关频率为100K,吸收电容为2.2nF为例,其损耗的能量为2.2N*(20+300/5)^2*100K=1.4w ;

    采用RCD吸收,因为采用RCD吸收,其吸收能量包括两部分,一部分是电容C上的DC能量,一部分就是漏感能量转换到C上的尖峰能量,因为漏感非常小,其峰值电流由不可能太大,所以能量也非常有限,相对来讲,只考虑R消耗的直流能量就好了,以上面同样的参数,C上的直流电压为Vo+Ui/N=80V,电阻R取47K,其能量消耗为0.14W,相比上面的1.4W,“低碳”效果非凡。

    有那么大的功率损耗吗???有很多的时候整流管旁边本来就没多少地方,再加一个二极管会很麻烦。我用准谐振的电路,那里都不用加了
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  • jerry_ch

    LV.1

    2010-08-27 21:31

    @haibin

    整流二极管电压波形(RC吸收)  整流二极管电压波形(RCD吸收)  

    从这两张仿真图看来,其吸收效果相当,如不考虑二极管开通时高压降,可以认为吸收已经完全。

    看起来不错,找个时间试验一下.

    不过加了个二极管,成本又会稍稍上涨,在小功率电源上不太适合吧.

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  • guoyufeng_zj

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    2010-08-27 22:13

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