緩沖電路設計的關鍵要點

本文介紹的內容是電源電路中常用的緩沖電路的組成元器件和常數。這里的緩沖電路不僅用于本文中的準諧振轉換器，還用于其他文章中提到的反激式轉換器。

什么是緩沖電路

緩沖電路是抑制浪涌的電路。在本例中是為了抑制輸入浪涌而設置在輸入端，其實也可用于輸出端。由于輸入連接于變壓器的一次側，所以受變壓器的漏電感影響，當MOSFET從ON變為OFF的瞬間，將產生較大的浪涌電壓（尖峰噪聲）。這種浪涌電壓施加在MOSFET的漏極－源極之間，因此如果產生的浪涌電壓超過MOSFET的耐壓，可能會造成MOSFET損壞。為了防止MOSFET損壞，插入由RCD（電阻、電容、二極管）組成的緩沖電路以抑制浪涌電壓。由于大多數情況下都會產生這種浪涌，因此建議在設計之初就設置緩沖電路。

緩沖電路：Rsnubber1、Csnubber1及D13、D14、D15、D16

在本例中使用的緩沖電路，由電阻Rsnubber1、電容Csnubber1以及二極管D13、D14、D15、D16組成，只要去掉D15和D16就是典型的RCD緩沖電路。首先來確定鉗位電壓和鉗位紋波電壓，并按R、C、D的順序確定常數。

1）鉗位電壓（Vclamp）、鉗位紋波電壓（Vripple）

鉗位電壓需要根據MOSFET的耐壓考慮到余量來決定。余量取20%。

Vclamp＝1700V×0.8＝1360V

鉗位紋波電壓（Vripple）定為50V左右。

2）電阻Rsnubber1

Rsnubber1的選型需要滿足以下條件：

這里設漏電感Lleak＝Lp×10%＝1750μH×10%＝175μH，利用下列公式計算Po=25W、VIN（max）＝900V時的Ip和fsw。

根據上述計算：

fsw從161kHz變為120kHz的原因與以前介紹的一樣，因為電源IC的最大開關頻率為120kHz。Rsnubber1是比計算結果253kΩ小的值，因此定為200kΩ。

Rsnubber1的損耗P_Rsnubber1可利用以下公式進行計算。

考慮到余量，定為2W以上。最終Rsnubber1采用2W、200kΩ的電阻。

3）Csnubbe1

Csnubber1的電容量通過下列公式計算。

由于容量要大于1607pF，所以選擇2200pF。

施加于Csnubber1的電壓為從Vclamp減去VIN(MAX)后的電壓，即1360V－900＝460V，因此考慮到余量，Csnubber1的耐壓定為600V以上。最終選用2200pF、2kV、10%、X7R、1210封裝的陶瓷電容。

4）D13、D14

4個二極管中，D13和D14使用快速恢復二極管。耐壓選擇MOSFET的Vds(max)＝1700V以上的電壓。此次串聯使用2個通用的UF4007（1000V、1A）。

由于浪涌電壓不僅受變壓器的漏電感影響，還受PCB板薄膜布線的寄生分量影響，因此需要在組裝于實際PCB板中的狀態下確認Vds，并根據實際的電壓調整緩沖電路。

5）D15、D16

這些二極管是TVS（瞬態電壓抑制）二極管，是浪涌吸收元件。當需要獲得更優異的保護性能時，可添加TVS來吸收瞬態尖峰噪聲。通過確認MOSFET開關時的波形來決定是否使用。施加于這部分的計算值電壓與施加于Csnubber1的電壓相同，均為460V，因此串聯使用2個鉗位電壓274V的1.5KE200A二極管，來吸收超出的瞬態電壓。

關鍵要點

為了抑制輸入中的變壓器漏電感引發的浪涌，可添加緩沖電路。

緩沖電路基本上采用RCD型電路，要想獲得更優異的保護性能，可添加TVS二極管。