图4b. 负载中释放的能量
漏电电感和走线电感(极性如图2所示)导致的电压尖峰由有 源钳位吸收器吸收。有源吸收器开关可以在寄生二极管开启后 在ZVS时打开。然而,当有源钳位吸收器开启时,吸收器电容会 吸收反向恢复电流并把捕获的能量重新注入副桥和负载中。由 于通过吸收器电容的净电流为零,所以只要转换器工作于稳态 下,吸收器就会维持电荷平衡。
设计指南
1. 估算漏电电感
让转换器在无吸收器的条件下工作,测量同步MOSFET漏极上振 铃电压尖峰的谐振频率和周期(f1)。另外,测量原边电流波形上 的前沿尖峰(应等于trr)。要估算漏电电感,要使电容的已知 值(C2)至少比MOSFET漏极/源极电容大一个数量级。用下式测量 振铃频率(f2),计算电容(COSS)和漏电(LLK)电感:
2. 选择有源钳位吸收器电容
选择一个输出电容至少为同步MOSFET输出电容10至100倍的吸 收器电容。这是因为有源吸收器开关会有一条低阻抗路径。然 而,吸收器电容的选择必须做到:
其中,Ts为开关周期。
在下列最小延迟条件下打开有源钳位吸收器:
这两项为驱动器的传播延迟和原边MOSFET的驱动信号上升时 间。这个时序非常重要,因为必须捕获MOSFET体二极管的全部 反向恢复能量。该时间取决于同步MOSFET体二极管的反向恢复 特性(Qrr、trr、Irr),可能随器件上的温度、负载电流和反向电 压等因素而变化。延迟时间和吸收器导通时间可以用本文所述 方法精确设置以针对不同的开关特性进行优化。
确定钳位电容值的另一种方法是使用以下公式。该公式基于谐 振周期,在此期间,将漏电电能释放到钳位电容中。
该值的范围为:
为了避免在第1点上观察到过多的振铃,导通时间应不超过一个 或两个谐振周期,否则,会出现过多的连续振铃。或者,吸收 器的导通时间可以取上面第1点中观察到的前沿尖峰的导通时间 的近似值(如trr)。过多的导通时间只是会导致能量再谐振几 个周期,可以在原边电流波形中看到这一点(图8和图9)。
3. 选择吸收器开关
(1)的一个简化版本是使用MOSFET数据手册中的最差条件限值。 以下公式更加详细地展现了电容中电流的情况: