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本期，我們將聚焦于

緩沖反激式轉換器

探討如何在反激式轉換器中緩沖 FET 關斷電壓

為大家提供全新的解決思路！

上一期，我們介紹了如何在正向轉換器導通時緩沖輸出整流器的電壓。現在，我們看一下如何在反激式轉換器中緩沖 FET 關斷電壓。

圖 1 顯示了反激式轉換器功率級和初級 MOSFET 電壓波形。該轉換器的工作原理是將能量存儲在變壓器的初級電感中，并在 MOSFET 關斷時將能量釋放到次級電感。

圖 1. 漏電感會在 FET 關斷時產生過高電壓

當 MOSFET 關斷時，通常需要一個緩沖器，因為變壓器的漏電感會導致漏極電壓上升到高于反射輸出電壓（Vreset）。存儲在漏電感中的能量會使 MOSFET 發生雪崩，因此添加了由 D1、R24 和 C6 組成的電壓鉗位電路。該電路上的鉗位電壓由漏電感中的能量和電阻中的功率損耗決定。阻值較低的電阻將降低鉗位電壓，但增加功率損耗。

圖 2 顯示了變壓器初級和次級電流波形。

圖 2. 漏電感會竊取輸出能量

左側是 MOSFET 導通時的簡化功率級。輸入電流通過漏電感和互電感的串聯組合逐漸增大。右圖顯示了關斷期間的簡化電路。此處電壓反向，使輸出二極管和鉗位二極管正向偏置。我們展示了反映到變壓器初級側的輸出電容器和二極管。

兩個電感器串聯，在 Q1 關斷時最初承載相同電流。這意味著在關斷后，輸出二極管 D2 中立即沒有電流流動，總變壓器電流在 D1 中流動。漏電感的電壓是鉗位電壓與復位電壓之間的差值，往往會使漏電快速放電。

如圖所示，通過這一簡單的計算方法，可確定轉移到緩沖器的能量。實際上，可以通過減少漏電感中能量的釋放時間來減少轉移的能量。通過允許鉗位電壓增加可以實現這一點。

有趣的是，您可以計算出鉗位電壓與緩沖器功率損耗之間的權衡關系。如圖 2 所示，進入鉗位電路的功率等于平均鉗位二極管電流乘以鉗位電壓（假定鉗位電壓恒定）。重新排列一些項后，我們發現 ?×F×L×I2 這一項與非連續反激式轉換器的輸出功率有關。在本例中，電感是漏電感。

該表達式有點出乎意料，因為功率損耗不僅僅是存儲在漏電感中的能量。該值始終更大，但取決于鉗位電壓。圖 3 顯示了這種關系。

圖 3. 增加鉗位電壓可減少緩沖器損耗

該圖顯示了標準化漏電感能量損耗和鉗位與復位電壓之比之間的關系。處于高鉗位電壓值時，緩沖器損耗接近漏電感中的能量。通過降低電阻而降低鉗位電壓時，能量會從主輸出轉移，緩沖器損耗會顯著增加。當 Vclamp/Vreset 比率為 1.5 時，緩沖器損耗幾乎是漏電感存儲能量相關損耗的三倍。

巧合的是，漏電感通常是磁化電感的約 1%。這使圖 3 更加有趣，因為它可以表明降低鉗位電壓對效率的影響。縱軸則變為效率損失。因此，將鉗位比從 2 降低到 1.5 將對效率產生 1% 的影響。

結語

總而言之，反激式轉換器的漏電感會給電源開關帶來不可接受的電壓應力。RCD 緩沖器可以控制此應力。不過，需要在鉗位電壓與電路損耗之間做出取舍。