工程師為您講解：開(kāi)關(guān)電源中RC緩沖電路的設計

式(1)表明R上的能量損耗是和C成正比的，因而必須選擇合適的C，這樣，如何選擇C就成了設計RC緩沖電路的關(guān)鍵，下面介紹一種比較實(shí)用的選擇電容C的方法。事實(shí)上，當Q開(kāi)始關(guān)斷時(shí)，假設最初的峰值電流Ip的一半流過(guò)C，另一半仍然流過(guò)逐漸關(guān)斷的Q集電極，同時(shí)假設變壓器中的漏感保持總電流仍然為Ip。那么，通過(guò)選擇合適的電容C，以使開(kāi)關(guān)管集電極電壓在時(shí)間tf內上升到2Vdc(其中tf為集電極電流從初始值下降到零的時(shí)間，可以從開(kāi)關(guān)管數據手冊上查詢(xún))，則有：

因此，從式(1)和式(3)便能計算出電容C的大小。在確定了C后，而最小導通時(shí)間已知，這樣，通過(guò)式(2)就可以得到電阻R的大小。

2 帶RC緩沖的正激變換器主電路設計

2.1 電路設計

圖4所示是一個(gè)帶有RC緩沖電路的正激變換器主電路。該主電路參數為：Np=Nr=43匝。Ns=32匝，開(kāi)關(guān)頻率f=70kHz，輸入電壓范圍為直流48～96 V，輸出為直流12 V和直流0.5A。

開(kāi)關(guān)管Q為MOSFET，型號為IRF830，其tf一般為30 ns。

Dl、D2、D3為快恢復二極管，其tf很小(通常tf=30 ns)。

本設計的輸出功率P0=V0I0=6 W，假設變換器的效率為80%，每一路RC緩沖電路所損耗的功率占輸出功率的1%。這里取Vdc=48V。2.2 實(shí)驗分析

下面分兩種情況對該設計進(jìn)行實(shí)驗分析，一是初級繞組有緩沖，次級無(wú)緩沖;二是初級無(wú)緩沖，次級有緩沖。

(1)初級繞組有緩沖，次級無(wú)緩沖

該實(shí)驗測量的是開(kāi)關(guān)管Q兩端的漏源電壓，實(shí)驗分以下兩種情況：

第一種情況是RS1=1.5 kΩ，CS1不定，輸入直流電壓Vdc為48 V。

其實(shí)驗結果為：在RS1不變的情況下，CSl越大，雖然開(kāi)關(guān)管Q的漏感尖峰電壓無(wú)明顯降低，但它的漏源電壓變得平緩了，這說(shuō)明在初級開(kāi)關(guān)管的RC緩沖電路中，CSl應該選擇比較小的值。

第二種情況是CSl=33 pF，RS1不定，輸入直流電壓Vdc為48V。其結果是：當CS1不變時(shí)，RS1越大，開(kāi)關(guān)管Q的漏感尖峰電壓越大(增幅比較小)。

可見(jiàn)，RC緩沖電路中，參數R的大小對降低漏感尖峰有很大的影響。在選定一個(gè)合適的C，同時(shí)滿(mǎn)足式(2)時(shí)，R應該選擇比較小的值。

(2)次級繞組有緩沖，初級無(wú)緩沖

本實(shí)驗以D2、D3的陰極作為公共端來(lái)測量快恢復二極管的端壓，其結果是，當R不變時(shí)，C越大，二極管兩端的漏感尖峰越小。同時(shí)理論上，如果C為無(wú)窮大時(shí)，二極管兩端的電壓中就沒(méi)有漏感尖峰。而在實(shí)際中，只需讓二極管兩端電壓的漏感尖峰電壓在其端壓峰值的30%以?xún)染涂梢詽M(mǎn)足要求了，這樣同時(shí)成本也不會(huì )太高。

2.3 設計參數的確定

通過(guò)實(shí)驗分析可見(jiàn)，在次級快恢復二極管的RC緩沖電路中，當選擇了適當大小的電容C時(shí)，在滿(mǎn)足式(2)的情況下，電阻R應該選擇得越小越好。

最終經(jīng)過(guò)實(shí)際調試，本設計選擇的RC緩沖電路參數為：

初級：RS1=200，CSl=100 pF

次級：RS2=RS3=5l，CS2=CS3=1000 pF

本設計的初級開(kāi)關(guān)管的RC緩沖