1、電源設計之緩沖正向轉換器作者：Robert Kollman，德州儀器 (TI)  來源：中電網  發布時間：2010-4-29 10:34:25  收 藏 評 論電源設計之緩沖正向轉換器計算出要添加多少電容和電阻是一項頗具挑戰性的工作。下面介紹一條解決這一難題的捷徑。圖1顯示了正向轉換器的功率級。該轉換器由變壓器運行，該變壓器將輸入電壓耦合至次級電路，再由次級電路完成對輸入電壓的整流和濾波。反射主電壓和變壓器漏電感形成低阻抗電路，當 D2 通過一個這樣電阻而被迫整流關閉 (commutate off) 時，通常需要一個緩沖器。D2 可

2、以是一個硅 p-n 二極管，該二極管具有一個必須在其關閉前實現耗盡的逆向恢復充電功能。這就積累 (loads up) 了漏電感中的過剩電流，從而導致高頻率振鈴和過高的二極管電壓。肖特基二極管和同步整流器也存在類似情況，前者是因為其大結電容，后者是因為其關閉延遲時間問題。圖 1 漏電感延緩了D2關閉圖 2 顯示了一些電路波形，頂部線跡為 Q1 漏電壓，中部線跡為 D1 和 D2 結點處的電壓，底部線跡為流經 D1 的電流。在頂部線跡中，您可以看到當 Q1 打開時，其漏電壓被降至輸入電壓以下，這樣就使得二極管 D1 電流增加。如果 D2 沒有逆向恢復充電功能，當 D1 電流等于輸出電流時，結點電壓

3、就會上升。由于 D2 具有逆向恢復充電功能，因此 D1 電流會進一步增加，這便開始消耗電荷。一旦電荷耗盡，二極管便關閉，從而導致增加的結點電壓進一步提高。請注意，電流會不斷增加直到結點電壓等于反射輸入電壓為止，因為在漏電感兩端有一個正電壓。隨著電流的增加，該電流將對寄生電容進行充電并導致電路中振鈴和損耗更大。圖 2 當D2關閉時D2會引起過多的振鈴這些振鈴波形也許是人們所無法接受的，因為它們會引起 EMI 問題或帶來二極管上讓人無法接受的電壓應力。跨接 D2 的 RC 緩沖器可以在幾乎不影響效率的同時大大減少振鈴。您可以利用下面的方程式計算得出振鈴頻率（請參見方程式 1）：方程式 1： 但是您

4、如何知道電路中 L 和 C 的值呢？竅門就是通過在 D2 兩端添加一個已知電容值的電容以降低振鈴頻率，這樣您就得到了兩個方程式以及兩個未知項。如果您添加了正好可以減半振鈴頻率的電容，那么就會使求出上述值變得更加輕松。要想降低一半頻率，您需要一個 4 倍于您一開始使用的寄生電容的總電容。然后，只要將所添加的電容除以 3 就可以得到寄生電容。圖 3 顯示了頻率為最初振鈴頻率一半時 D2 兩端 470 pF 電容的波形。因此，電路具有大約 150 pF 的寄生電容。請注意，只添加電容對振鈴的振幅作用很小，電路還需要一些電阻來阻尼振鈴。這就是電容因數 3 是開始的好地方的另一個原因。如果選擇的電阻適當

5、，那么該電阻就可以在對效率最小影響的同時提供卓越的阻尼效果。阻尼電阻的最佳值幾乎就是寄生元件的典型電阻（請參見方程式 2）。方程式 2：  圖 3  將振鈴頻率提高兩倍完成寄生計算使用具有 35 MHz 振鈴頻率的方程式 1 以及一個 150 pF 的寄生電容可以計算得出漏電感為 150 nH。把 150 nH 代入方程式 2 得出 一個大約為 30 Ohms 的緩沖器電阻值。圖 4 顯示了添加緩沖器電阻的影響。振鈴被完全消除且電壓應力也從 60V 降到了 40V。這樣我們就能選擇一個更低額定電壓的二極管，從而實現效率的提高。該過程的最后一步是計算緩沖器電阻損耗。使用方程式

6、 3 可以完成該過程的最后一步，其中 f 為工作頻率：方程式 3：一旦完成計算，您就需要確定電路是否可以承受緩沖器中的損耗。如果不能的話，您就需要在振鈴和緩沖器損耗間進行權衡。如欲了解如何選擇最佳阻尼電阻的詳情，請參見第 3 頁的圖 3電源設計小貼士 4。 圖 4 選擇適當的緩沖器電阻器能完全消除振鈴總而言之，緩沖正向轉換器是一個簡單的過程：1) 添加電容以減半振鈴頻率；2) 計算寄生電容和電感；3) 計算阻尼電阻以及電感 4) 確定電路損耗是否在可以接受的范圍內。參考文獻開關模式電源轉換的進步，作者：Middlebrook, R. D. 和 Slobodan Cuk，第一卷和第二卷，第