MOS管反峰与RCD吸收电路

简介：
本文介绍了MOS管反峰电压问题及其产生的原因，并详细讲解了如何使用RCD吸收电路来保护MOS管免受过压损害。 在设计开关电源的过程中，MOS管的反峰现象及其RCD吸收回路是至关重要的环节之一。这涉及到如何有效地管理与保护MOS管在切换状态过程中产生的电压瞬态问题，并且工程师需要在这方面的效率和稳定性之间找到平衡点。 首先，了解什么是MOS管反峰现象至关重要：当作为开关元件的MOS管进行高频操作并改变其工作状态时，它可能经历一个瞬间的高电压峰值（漏源电压VDS），这可能会导致过高的电应力，并对器件造成潜在损害。为防止这种情形的发生，使用RCD吸收回路是一种常见的解决方案。 该吸收电路由电阻(R)、电容(C)和二极管(D)组成，在MOS管关断时，通过二极管D充电的电容器C能够吸收反峰电压，从而保护了MOS管。通常选择电容值为10至20个开关周期以确保有效处理电压尖峰；电阻R则决定了电路中的充放电速度，并且其功率应能承受实际测量的最大VRCD值得两倍，以便保证足够的安全裕度。 在设计和调整这一吸收回路时需要考虑以下因素： - 输入直流电压VDC：基于最高输入交流电压（例如AC265伏的峰值）计算得到直流值。 - 次级反射到初级的电压VOR：根据次级输出电压、整流二极管压降以及变压器变比NpNs来确定。 - 主MOS管的漏源电压余量VD：通常为最大值的10%，以确保有足够的安全空间。 - RCD吸收回路上的实际吸收电压VRCD：这是通过将主MOS管的最大VDS减去输入直流电压和剩余部分得到，其选择值应为理论计算值的90%左右。 - RC时间常数τ：根据开关电源的工作频率选取，一般情况下是10至20个周期。 在实际操作中，需要进行实验来调整VRCD参数。通过逐步改变输入电压与负载条件并观察RCD元件上的电压变化情况以确保其不超过计算值。如果发现VRCD超过预期，则应减小电阻R的数值，并重新测试直到找到合适的RC组合，在最高输入电压和最大负载条件下使试验结果等于理论预测。 此外，当降低输入电压或增加负载时，可能会导致VRCD上升的情况也需要通过实验来验证电源在极端条件下的表现。这确保了即使在最坏的情况下，RCD电路也能有效地吸收尖峰而不影响整体效率。 最后，在选择电阻值时需要权衡保护和效率之间的关系：过小的R会降低系统的能效；而过大则可能损坏MOS管本身。因此实际使用中所选功率应当是计算结果两倍以上以确保足够的安全余地。 总之，通过精准设计与调试RCD吸收回路参数来解决MOS管反峰问题对于保证开关电源稳定性和效率而言至关重要，并且对任何从事该领域的工程师来说都是必不可少的知识点。