本文為大家詳細(xì)介紹開關(guān)電源中的鉗位電路。

開關(guān)電源中的鉗位電路

采用由瞬態(tài)電壓抑制器TVS（P6KE200，亦稱鉗位二極管）、阻容吸收元件（鉗位電容C和鉗位電阻R 1）、阻尼電阻（R 2）和阻塞二極管（快恢復(fù)二極管FR106）構(gòu)成的VDZ、R、C、VD型漏極鉗位保護(hù)電路，如下圖所示。

最典型的一種漏極鉗位保護(hù)電路

設(shè)計(jì)要點(diǎn)及步驟

（1）選擇鉗位二極管。

采用P6KE200型瞬態(tài)電壓抑制器（TVS），鉗位電壓UB=200V。

（2）確定鉗位電壓的最大值UQ（max）。

令一次側(cè)感應(yīng)電壓（亦稱二次側(cè)反射電壓）為UOR ，要求：

1.5U OR≤U Q（max）≤200V

實(shí)際可取U Q（max）=U B=200V.

（3）計(jì)算最大允許漏極電壓U D（max）

為安全起見，U D （ max）至少應(yīng)比漏-源極擊穿電壓7 00V留出5 0V的余量。這其中還考慮到P6KE200具有0.108%/℃的溫度系數(shù)，當(dāng)環(huán)境溫度T A=25℃時(shí)，U B=200V;當(dāng)T A=100℃時(shí)，UB=200V×［（1+0.108）%/℃］×100℃=221.6V，可升高21.6V。

（4）計(jì)算鉗位電路的紋波電壓。

（5）確定鉗位電壓的最小值U Q（min）

（6）計(jì)算鉗位電路的平均電壓。

（7）計(jì)算在一次側(cè)漏感上存儲(chǔ)的能量E L0

（8）計(jì)算被鉗位電路吸收的能量EQ

當(dāng)1.5W≤P O≤50W時(shí)，E Q=0.8E L0=0.8×27.2μJ=21.8μJ

注意：當(dāng)P O>50W時(shí)，E Q=E L0=27.2μJ.當(dāng)P O<1.5W時(shí)，不要求使用鉗位電路。

（9）計(jì)算鉗位電阻R1

（10）計(jì)算鉗位電容C

（11）選擇鉗位電容和鉗位電阻。

令由R 1、C確定的時(shí)間常數(shù)為τ：

將U Q（max） =U B、U Q（min） =90%U B、UQ=0.95UB和f=132kHz一并代入上式，化簡(jiǎn)后得到：

τ=R 1C =9.47/f=9.47T （μs）

這表明R 1、C 的時(shí)間常數(shù)與開關(guān)周期有關(guān)，在數(shù)值上它就等于開關(guān)周期的9 。 4 7倍。當(dāng)f=132kHz時(shí)，開關(guān)周期T =7.5μs，τ=9.47×7.5μs=71.0μs.

實(shí)取鉗位電阻R 1=1 5 kΩ，鉗位電容C =4.7nF.此時(shí)τ=70.5μs.

當(dāng)鉗位保護(hù)電路工作時(shí)，R 1上的功耗為：

考慮到鉗位保護(hù)電路僅在功率開關(guān)管關(guān)斷所對(duì)應(yīng)的半個(gè)周期內(nèi)工作，R 1的實(shí)際功耗大約為1.2W（假定占空比為50%），因此可選用額定功率為2W的電阻。

令一次側(cè)直流高壓為U I（max）。鉗位電容的耐壓值U C>1.5U Q（max） +U I（max）=1.5×200V+265V×=674V.實(shí)際耐壓值取1kV.

（12）選擇阻塞二極管VD

要求反向耐壓U BR≥1.5U Q（max） =300V

采用快恢復(fù)二極管FR106（1A/800V，正向峰值電流可達(dá)30A）。要求其正向峰值電流遠(yuǎn)大于I P（這里為30A>1.65A）。

說明：這里采用快恢復(fù)二極管而不使用超快恢復(fù)二極管，目的是配合阻尼電阻R 2，將部分漏感能量傳輸?shù)蕉蝹?cè)，以提高電源效率。

（13）計(jì)算阻尼電阻R 2.

有時(shí)為了提高開關(guān)電源的效率，還在阻塞二極管上面串聯(lián)一只低阻值的阻尼電阻R 2.在R 2與漏極分布電容的共同作用下，可使漏感所產(chǎn)生尖峰電壓的起始部分保留下來并產(chǎn)生衰減振蕩，而不被RC電路吸收掉。通常將這種衰減振蕩的電壓稱作振鈴電壓，由于振鈴電壓就疊加在感應(yīng)電壓U OR上，因此可被高頻變壓器傳輸?shù)蕉蝹?cè)。

阻尼電阻應(yīng)滿足以下條件：

即：

實(shí)取20Ω/2W的電阻。