01 反激开关电源中的问题
在反激开关电源中，当MOS管关断时，变压器初级绕组的漏感导致谐振电压尖峰。这种情况进一步导致谐振电压与次级绕组反射电压及电源输入电压叠加，从而施加在MOS管的DS两端。当加载电压超出MOS管的耐压范围时，MOS管将遭受损坏；而即使加载电压接近但未超过MOS管耐压时，也对其使用寿命产生不良影响。
谐振电压叠加的影响
深入分析叠加电压波形，我们发现其形成机理与RLC串联电路原理密切相关。具体而言，谐振电压波形的周期为2π×（Llk×Coss）^0.5，而谐振频率则是周期的倒数。在这里，Llk代表变压器初级绕组的漏感，而Coss则是MOS管的寄生电容。这些谐振电压可能导致MOS管电压超过耐压范围，影响其使用寿命。为了保护MOS管并延长其使用寿命，RCD吸收电路被引入，以有效抑制谐振电压尖峰，确保加载在MOS管上的电压始终在其耐压范围内。
02 RCD吸收电路的作用与原理
RCD电路简介与功能
在开关电源中，为了有效吸收MOS管产生的电压尖峰，除了RCD吸收电路外，还存在其他电路形式。然而，RCD电路因其简单高效的特点，在众多电路中脱颖而出，成为最常用的选择。该电路由二极管D、电阻R和电容C三个关键元件组成，通过电容吸收电压尖峰和电阻消耗能量，减小谐振电压。
RCD电路的详细分析
当MOS管关断时，谐振电压波形在B点产生电压尖峰，此时UB高于UA（初始时刻电容C两端无电压差）。这种情况下，UB通过二极管D向电容C充电。Uds电压升高的本质是初级绕组漏感瞬变电流感应产生的电压（即初级绕组漏感存储的磁能）向MOS管的寄生电容Coss充电，导致寄生电容Coss两端电荷积累，电压差增大。然而，当二极管D导通后，由于电容C的容量远大于MOS管的寄生电容，因此大部分电流会流向电容C，从而减缓了寄生电容Coss的充电速度。此时，电阻用于耗散初级绕组漏感存储的能量，使谐振波形迅速平稳下来。
钳位电容的作用及选型
在MOS管关断期间，钳位电容会迅速充电至设定的钳位电压。当谐振电压UB波形开始下降并一直保持低于UA时，UB逐渐回落至Uin+Ur。此后，钳位二极管截止，钳位电容C通过钳位电阻R以热能形式释放能量。但需注意，电阻R的放电速度必须受到限制。系统中，通过公式选择合适的Rsn和Csn以控制电压纹波，通常纹波电压被控制在钳位电压的5%~10%以内。
此外，设计过程中需确保在每次MOS导通前，电阻R必须将钳位电容C上的能量完全释放，以避免对下一个周期的影响。一般要求MOS管的开关周期T控制在（2~4）×RC范围内。
03 RCD吸收电路的参数设计
在参数计算中，我们需确定钳位电压的设定，并确保纹波电压控制在合理范围。通过联立公式确定Rsn与Csn，确保电路稳定。具体来说，当Uclamp=(2~2.5) × Ur时，钳位电容的容量应能够充分吸收初级漏感能量，以免Uds电压持续上升。通过合理选择这些参数并结合实际应用条件进行调试，可以确保RCD吸收电路在反激开关电源中的稳定性和可靠性。
