王道:反激电源及变压器设计宝典
在电容里,然后通过R消耗掉。当然,这个R不仅消耗漏感能量。因为在MOS关断时,所有绕组都共享磁芯中储存的能量。其实,留意看看,初级配上RCD吸收电路,和次级整流滤波后带一个电阻负载,电路结构完全是相同的。故而初级侧这时候也像一个输出绕组似的,只不过输出的电压是Vf,那么Vf也会在RCD吸收回路的R上产生功率。因此,初级侧的RCD吸收回路的R不要取值太小,以避免Vf在其上消耗过多的能量而降低效率。t3时刻,MOS再次开通,开始下一个周期。那么现在有一个问题。在一个工组周期中,我们看到,初级电感电流随着MOS的关断是被强制关断的。在MOS关断期间,初级电感电流为0,电流是不连续的。那么,是不是我们的这个电路是工作在DCM状态的呢? 在flyback电路中,CCM和DCM的判断,不是按照初级电流是否连续来判断的。而是根据初、次级的电流合成来判断的。只要初、次级电流不同是为零,就是CCM模式。而如果存在初、次级电流同时为零的状态,就是DCM模式。介于二者之间的就是CRM过渡模式。 所以根据这个我们从波形图中可以看到,当MOS开通时,次级电流还没有降到零。而MOS开通时,初级电流并不是从零开始上升,故而,这个例子中的电路是工作在CCM模式的。我们说过,CCM模式是能量不完全转移的。也就是说,储存在磁芯中的能量是没有完全释放的。但进入稳态后,每周期MOS开通时新增储存能量是完全释放到次级的。否则磁芯会饱和的。 在上面的电路中,如果我们增大输出负载的阻值,降低输出电流,可以是电路工作模式进入到DCM状态。为了使输出电压保持不变,MOS的驱动占空比要降低一点。其他参数保持不变。 同样,设定瞬态扫描,时间10ms,步长10ns,看看稳态时的波形吧: t0时刻,MOS开通,初级电流线性上升。 t1时刻,MOS关断,初级感应电动势耦合到次级向输出电容转移能量。漏感在MOS上产生电压尖峰。输出电压通过绕组耦合,按照匝比关系反射到初级。这些和CCM模式时是一样的。这一状态维持到t2时刻结束。 t2时刻,次级二极管电流,也就是次级电感电流降到了零。这意味着磁芯中的能量已经完全释放了。那么因为二管电流降到了零,二极管也就自动截止了,次级相当于开路状态,输出电压不再反射回初级了。由于此时MOS的Vds电压高于输入电压,所以在电压差的作用下,MOS的结电容和初级电感发生谐振。谐振电流给MOS的结电容放电。Vds电压开始下降,经过1/4之一个谐振周期后又开始上升。由于RCD箝位电路的存在,这个振荡是个阻尼振荡,幅度越来越小。 t2到t3时刻,变压器是不向输出电容输送能量的。输出完全靠输出的储能电容来维持。 t3时刻,MOS再次开通,由于这之前磁芯能量已经完全释放,电感电流为零。所以初级的电流是从零开始上升的。 从CCM模式和DCM模式的波形中我们可以看到二者波形的区别: 1,变压器初级电流,CCM模式是梯形波,而DCM模式是三角波。 2,次级整流管电流波形,CCM模式是梯形波,DCM模式是三角波。 3,MOS的Vds波形,CCM模式,在下一个周期开通前,Vds一直维持在Vin+Vf的平台上。而DCM模式,在下一个周期开通前,Vds会从Vin+Vf这个平台降下来发生阻尼振荡。 所以,只要有示波器,我们就可以很容易从波形上看出来反激电源是工作在CCM还是DCM状态。 另外,从DCM的工作波形上,我们也可以得到一些有意义的提示。 例如,假如我们控制使次级绕组电流降到零的瞬间,开通MOS进入下一个周期。这样可以有效利用占空比,降低初级电流峰值和RMS值。 这种工作方式就是叫做CRM方式。可以用变频带电流过零检测的IC来控制。例如L6561MC34262等。 还有一种方式,就是次级电流过零后,MOS结电容和初级电感谐振放电,我们假如让MOS在Vds降到最低点的时候开通,那么可以有效降低容性开通造成的能量损失。这种就是前面提到过的QR准谐振模式。这样的控制IC现在也有很多。
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