反激式电源MOSFET钳位电路解析与优化

"本文主要探讨了反激式电源中MOSFET的钳位电路，以解决反激式拓扑结构在开关过程中对MOSFET产生的高应力问题。反激式电源因其低成本、多路输出跟踪能力而在100W以下功率应用中广泛采用，但也存在对初级开关元件造成高应力的缺点。这种高应力主要源于变压器的漏感能量在开关断开后形成的电压尖峰和高频振铃。" 反激式电源的拓扑结构决定了其工作特性。在电源开启阶段，能量被储存在变压器的磁芯中；当电源关闭时，这些能量通过变压器传递至输出端。然而，由于绕组间的不完美耦合，部分能量会转化为漏感，导致在开关断开时在MOSFET和变压器之间形成高压尖峰。这个尖峰不仅可能损坏开关元件，还可能导致高频振荡，影响系统的稳定性。 为了解决这个问题，设计者通常采用钳位电路来限制MOSFET上的峰值电压。钳位电路在MOSFET电压达到设定阈值时，将额外的漏感能量转移到其他路径，以防止对MOSFET造成过大的应力。钳位电路有不同的类型，例如齐纳二极管钳位和RCD（电阻-电容-二极管）钳位。其中，RCD钳位因兼顾效率、电磁干扰（EMI）产生量和成本，成为最常用的解决方案。 RCD钳位电路的工作机制是这样的：当MOSFET关闭时，次级二极管保持反向偏置，励磁电流开始对漏极电容充电。随着初级绕组电压上升至反射输出电压，次级二极管截止，漏感能量继续对漏极电容和变压器充电，直至初级绕组电压等于钳位电容电压。此时，阻断二极管导通，漏感能量被转移至钳位电容，从而限制了MOSFET的峰值电压。 反激式电源中的MOSFET钳位电路是保护开关元件免受高电压尖峰损伤的关键设计，通过合理选择和设计钳位电路，可以有效地提高系统的工作安全性和整体效率。在实际设计中，工程师需要根据具体的应用需求和性能指标，精心选择合适的钳位策略，以确保电源的稳定可靠运行。