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反激開關(guān)電源波形分析

出處:維庫(kù)電子市場(chǎng)網(wǎng) 發(fā)布于:2023-07-17 16:50:12

  一、兩種模式CCM和DCM
  1、CCM(ConTInuousConducTIonMode),連續(xù)導(dǎo)通模式:在一個(gè)開關(guān)周期內(nèi),電感電流從不會(huì)到0。或者說電感從不“復(fù)位”,意味著在開關(guān)周期內(nèi)電感磁通從不回到0,功率管閉合時(shí),線圈中還有電流流過。
  2、DCM(DisconTInuousConducTIonMode),非連續(xù)導(dǎo)通模式:在開關(guān)周期內(nèi),電感電流總會(huì)會(huì)到0,意味著電感被適當(dāng)?shù)亍皬?fù)位”,即功率開關(guān)閉合時(shí),電感電流為零。
  二、兩種模式在波形上的區(qū)別
  1)變壓器初級(jí)電流,CCM模式是梯形波,而DCM模式是三角波。
  2)次級(jí)整流管電流波形,CCM模式是梯形波,DCM模式是三角波。
  3)MOS的Vds波形,CCM模式,在下一個(gè)周期開通前,Vds一直維持在Vin+Vf的平臺(tái)上。而DCM模式,在下一個(gè)周期開通前,Vds會(huì)從Vin+Vf這個(gè)平臺(tái)降下來發(fā)生阻尼振蕩。(Vf次級(jí)反射到原邊電壓)。
  因此我們就可以很容易從波形上看出來反激電源是工作在CCM還是DCM狀態(tài)。


  三、MOSFET在開通和關(guān)斷瞬間寄生參數(shù)對(duì)波形的影響(1)DCM(Vds,Ip)

在MOS關(guān)斷的時(shí)候,Vds的波形顯示,MOS上的電壓遠(yuǎn)超過Vin+Vf,這是因?yàn)?,變壓器的初?jí)有漏感。漏感的能量是不會(huì)通過磁芯耦合到次級(jí)的。那么MOS關(guān)斷過程中,漏感電流也是不能突變的。漏感的電流變化也會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),這個(gè)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)因?yàn)闊o(wú)法被次級(jí)耦合而箝位,電壓會(huì)沖的很高。那么為了避免MOS被電壓擊穿而損壞,所以我們?cè)诔跫?jí)側(cè)加了一個(gè)RCD吸收緩沖電路,把漏感能量先儲(chǔ)存在電容里,然后通過R消耗掉。
  當(dāng)次級(jí)電感電流降到了零。這意味著磁芯中的能量已經(jīng)完全釋放了。那么因?yàn)槎茈娏鹘档搅肆悖?a target="_blank">二極管也就自動(dòng)截止了,次級(jí)相當(dāng)于開路狀態(tài),輸出電壓不再反射回初級(jí)了。由于此時(shí)MOS的Vds電壓高于輸入電壓,所以在電壓差的作用下,MOS的結(jié)電容和初級(jí)電感發(fā)生諧振。諧振電流給MOS的結(jié)電容放電。Vds電壓開始下降,經(jīng)過1/4之一個(gè)諧振周期后又開始上升。由于RCD箝位電路以及其它寄生電阻的存在,這個(gè)振蕩是個(gè)阻尼振蕩,幅度越來越小。
  f1比f(wàn)2大很多(從波形上可以看出),這是由于漏感一般相對(duì)較小;同時(shí)由于f1所在回路阻抗比較小,諧振電流較大,所以能夠很快消耗在等效電阻上,這也就是為什么f1所在回路很快就諧振結(jié)束的原因?。ň唧w諧振時(shí)間可以通過等效模型求解:二次微分方程估算)

(2)CCM(Vds,IP)

(3)其他一些波形分析(次級(jí)輸出電壓Vs,Is,Vds)

不管是在CCM模式還是DCM模式,在mosfet開通on時(shí)刻,變壓器副邊都有震蕩。主要原因是初次及之間的漏感+輸出肖特基(或快恢復(fù))結(jié)電容+輸出電容諧振引起,在CCM模式下與肖特基的反向恢復(fù)電流也一些關(guān)系。故一般在輸出肖特基上并聯(lián)-一個(gè)RC來吸收,使肖特基應(yīng)力減小。


  不管是在CCM模式還是DCM模式,在mosfet關(guān)斷off時(shí)刻,變壓器副邊電流IS波形都有一些震蕩。主要原因是次級(jí)電感+肖特基接電容+輸出電容之間的諧振造成的。
 ?。?)RCD吸收電路對(duì)Vds的影響


  在MOS關(guān)斷的時(shí)候,Vds的波形顯示,MOS上的電壓遠(yuǎn)超過Vin+Vf!這是因?yàn)?,變壓器的初?jí)有漏感。漏感的能量是不會(huì)通過磁芯耦合到次級(jí)的。那么MOS關(guān)斷過程中,漏感電流也是不能突變的。漏感的電流變化也會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),這個(gè)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)因?yàn)闊o(wú)法被次級(jí)耦合而箝位,電壓會(huì)沖的很高。那么為了避免MOS被電壓擊穿而損壞,所以我們?cè)诔跫?jí)側(cè)加了一個(gè)RCD吸收緩沖電路,把漏感能量先儲(chǔ)存在電容里,然后通過R消耗掉。


 ?。?)Vgs波形
  為使mosfet在開通時(shí)間的上升沿比較陡,進(jìn)而提高效率。在布線時(shí)驅(qū)動(dòng)信號(hào)盡量通過雙線接到mosfet的G、S端,同時(shí)連接盡量短些。

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