论坛牛人谈关于RCD钳位电路中二极管D的选择

论坛牛人谈关于RCD钳位电路中二极管D的选择

2013-08-30 13:52 文章来源: 电源网有309人阅读过

在电源网论坛里，就存在这样一些人，他们时常能DIY出被网友们称之为的经典设计，出于大家能够共同学习的目的，小编抓住了难得的机会，整理了这些经典帖，供分享学习。

本文设计分享来自“mko145”的精华帖。--------小编语

前几天写了个贴子，讨论了一下 RCD公式计算出的电阻值与实际的参数为什么相差很大。(有兴趣的朋友请参看：谈谈 RCD 的计算结果为何与实验参数出入很大 )

其中有朋友提出讨论一下“RCD线路中的二极管D的选择问题”。对于二极管的选择，相信大多数工程师都很有经验。坛子里相关的讨论不算多(当然这也不是个重要的问题)。后来做了些实验，在这和大家分享一下，有兴趣的朋友请一起讨论。

在上个帖子里谈到：计算误差大的其中一个原因是二极管的开关速度不够快(即便是快速恢复二极管)。各大 IC 公司的公式大都是基于这样一个假设——即二极管是理想的开关，正向导通时间是0，反向恢复时间也是0。于是由初级漏感而引起的所有的能耗都消耗在了电阻Rsn上。由这个公式计算出来的电阻数值比起实际的参数通常要小很多。

大家可能会有这样的经验 - 选择越慢的二极管(反向恢复时间长)，则这个计算的误差就越大。比如说在谈谈RCD 的计算结果为何与实验参数出入很大中的例子里，用的是反向恢复实际只有75nS的超快恢复二极管UF4007。假如用恢复速度慢些的二极管，那么情况会大不一样了。现在有的线路中使用开关速度很慢1N4007。在之前的帖子中，我没有提到用慢速二极管而造成的计算误差，是因为如果使用1N4007，那么就不用算了。因为误差会大到“计算本身完全失去了意义”。给大家一个直观的例子 - 在上个帖子的例子中计算出的电阻数值是33K，如果二极管用1N4007的话，实际上270K的电阻就可以了。

说起二极管的开关特性，大家都会想到“二极管的反向恢复时间”。这也是衡量一个二极管开关速度的主要参数。大家对此都很熟悉。不过，下面我想先谈谈二极管的正向恢复时间：

对于“二极管正向恢复时间”，好像关心的人很少。电源网的坛子里似乎也没有相关的帖子。相反，在“世纪电源”的论坛里，关于这个话题曾经有过“热闹的”辩论。有人认为“正向恢复只是书本上一个概念”。

让我们先来看一下反激电源MOS管Vds 的波形。一般的RCD计算的资料中的图形是这样的：

上面的波形是理想的样子，把二极管看成了一个理想的开关。很多讲RCD计算的AN里都是这样的。而实际上的波形会有些不同，比如说我之前的帖子中的例子。波形是下面的样子：

实际的波形非但远没有理想的波形漂亮，还有一个很高的尖峰。这个尖峰超过50-60V。单凭这一点计算公式就有了很大误差了。

下面的图中，蓝色的是二极管UF4007的正极波形，黄色是二极管的负极：

由图中看到二极管在Vds上升后，并没有能很快地导通。在开始的几十至一百ns内，二极管的正向导通电压有几十V之多。几十V的正向电压 - 换句话说也就是二极管没有导通。

后来终于也有人开始正视这个问题了，比较近期的资料上已经清楚的标出了这个由于二极管正向导通延时而造

成的尖峰。

大多数的二极管制造商都不会在 datasheet 中给出这个“正向恢复时间”的参数。于是大家也一直觉得相对于反向的恢复时间，正向导通是相当快的，可以忽略不计。事实上，在某些快速开关的场合，这个参数还是要考虑的。像LINEAR的这个AN中提到的：

Diode Turn-On Time Induced Failures - an122f

也不是所有的二极管规格书中都没有提到“正向恢复”这个参数，还是让我找到了一个 - ON Semi 的：MUR260-D

在 MUR260 的规格书中给出的正向恢复时间是50ns。看来比UF4007要快。

这里并不想深入讨论“正向恢复”这个参数。由于这个参数会对RCD的线路多少有些影响，所以想比较一下不同开关速度的二极管的正向导通特性的差异。以下的例子中还是用“谈谈 RCD 的计算结果为何与实验参数出入很大”中的反激电源为例：

上图中是用三种不同开关速度(反向恢复时间)的二极管UF4007、FR107和1N4007 来作比较。可以发现其正向恢复时间是差不多的。如果真的要仔细比较的话，那么UF4007 好像要导通的稍微慢一点。

上面各波形对应的RCD参数如下：

那么如果电阻 Rsn =39K 和电容 Csn = 10nF 不变，而只改变二极管呢?

由上面的图中看出 - 钳位电压Vsn随着二极管的反向恢复时间的加长而显著下降。

使用反向恢复时间长的二极管(其作用)：

1. 可以使钳位电压 Vsn 降低。

2. 1N4007不但能降低 Vsn，还大大降低了初级漏感Llk与 MOS 管 Coss谐振的幅度(有利于改善EMI)。

看一看实验中的这几种最常用的的二极管的反向恢复时间：

对于 UF4007 和 FR107，看了一些厂家的 datasheet，其反向恢复时间是完全一样的。然而，1N4007 就不同了。像Good Ark 的 1N4007 ，反向恢复时间 Trr只有 2us(还是比较快的)，但通用半导体的1N4007有 30us 之多。还有的厂家没有注明反向恢复时间的，可能比30us还要长。

所以 PI 的资料中讲，不要用没有标明反向恢复时间的 1N4007。

上面实验中用的1N4007，我手上没有规格书。无从知道反向恢复时间Trr是多少，只能自己测一下了。

参考别人规格书中的 Test Setup，

我用的数值和上图中的参数不是完全一样，但接近。

由于开关的原因，有些noise。但不影响测量

实际测得的反向恢复时间大概是2us，还不错。

下面来看看反向恢复时间 Trr 为什么会对 RCD 的钳位电压有影响。

图中蓝色线为二极管UF4007(+)的电压波形，也就是Vsn。黄色线为二极管(-)，或者说是电容 Csn上的电压。(示波器的地接 Vin)

1. 图中二极管正向导通后对电容Csn充电，至A点充电完成。之后二极管正极电压开始低于负极电压，二极管反向。

2. 由于UF4007的反向恢复时间有 75ns，在这段时间内二极管可以看成一个动态变化的电阻(阻值由小变大)。图中的黄色线，实际上是电容 Csn上的电压。可以看出在A点到B点的这段时间，电容上的电压有明显的下降，也就是放电。

3. 这个放电的速度比通过电阻 Zsn的正常放电速度要快很多。显然，是通过二极管放的电。

上面的例子里用的是超快恢复的 UF4007，可以想见如果是慢些的 FR107，或者更慢的1N4007，那么放电是时间会更长、等效的动态电阻也越小。钳位电压Vsn 自然要更低了。

接下来分析一下第4帖中的使用三种开关速度不同的二极管的 RCD钳位电路中，电阻Rsn上的能耗。

参数分别如下：

图一Vsn = 212V D = UF4007; C = 10N; R = 39K; VCsn = 119V 图二Vsn = 213V D = FR107; C = 10N; R = 120K; VCsn = 139V 图三Vsn = 212V D = 1N4007; C = 10N; R = 270K; VCsn = 122V

由上面的参数可以算出 RCD 钳位线路电阻上的功耗分别是 0.36W、0.16W 和 0.055W。三组线路得到的钳位电压 Vsn 大致一样。如果能量全部被 RCD 吸收的话，那么电阻Zsn 上的功耗也应该基本一致。但是实际测量和计算出的结果不是这样的 ~

原因很显然 - 电容 Csn上的能量经二极管(反向)放掉了一部分。对于1N4007的电路来说，是放掉了很大的一部分。

能量去了哪里呢? 让我们先来看看“西安科技大学刘树林教授”的分析 ~ (摘自：电源网技术文章分享——RCD 钳位电路 )

5)t4-t5阶段。t4时刻，二极管D1已关断，但由于开关管漏源寄生电容Cds的电压UDS=Ui+UCP>Ui，将有一反向电压加在变压器原边两端，因此，Cds与变压器原边励磁电感Ls及其漏感Llk开始谐振，其能量转移等效电路如图2(e)所示。谐振期间，开关管的漏源电压UDS逐渐下降，储存于Cds中的能量的一部份将转移到副边，另一部分能量返回输入电源，直到t5时刻谐振结束时，漏源电压UDS稳定在Ui+Uf。由于此阶段二极管D1关断，钳位电容C1通过电阻R1放电，其电压UC将下降。结合图1和图2进行分析可知：如果反馈电压大于钳位电容电压，则在整个开关关断期间，回馈电压一直在向RCD钳位电路提供能量，而该能量最终将被电阻R1消耗，因而将产生巨大的损耗。

先来把图重新画一下，看的舒服一些。

上面刘教授的分析中，是假设二极管没有反向恢复时间的理想元件。而实际上反向后的二极管在一段时间内(Trr)，等效成一个动态变化的电阻。见下图

在电容 Coss 对初级漏感 Llk放电的同时，Csn 也通过Dsn向漏感放电。

于是原本只有 Coss 和 Llk 参与的谐振，在初始的阶段实际上 Csn 也参与了进来。同时也带来了 Csn上部分能量。

刘教授讲 - “谐振期间，开关管的漏源电压UDS逐渐下降，储存于Cds中的能量的一部份将转移到副边，另一部分能量返回输入电源”。

根据此说法，如果谐振的能量能够一部分转移到次级，那么电源整体的效率是不是会提高呢?

答案是肯定的 ~ 由实验的结果看出 - 钳位电压Vsn相同的情况下，使用反向恢复越慢的二极管，电源的效率就会越高。二极管上的功耗会相应地大一些，但温度并不是高很多。

刘教授关于Cds(Coss)能量的分析中“另一部分能量返回输入电源”的说法，我不大认同。如果撇开次级不看，初级部分就是一个漏感 Llk、电容 Coss和输入电源的串联电路。对于AC来说，电源 Vin相当于短路。谐振的能量是不能返回输入电源 Vin的。用 Pspice 线路仿真验证一下。

谐振的幅度没有减小，也就是说 - 能量没有转移输入电源。次级方面呢?

反向恢复慢的二极管 1N4007 在 RCD 线路中应用，抑制了初级漏感上的能量引致的谐振(振铃现象) -

1. 有助于减小次级输出的电压波动。

2. 大大地减小 1MHz ~ 十几MHz间的 EMI 噪声。

Effects of Fast vs. Slow Diodes in Clamp Circuit A slow reverse recovery diode (>1 us) reduces the feedback voltage ringing and improve output regulation. Using a fast diode(500 ns) increases the amplitude of ringing which can result in increased output ripple. In Figure 15 the (larger) ring amplitude when using a FR104 diode represents up to an 8% error in the sampled voltage over the time period 2.5 us to 3.1 us.

下面摘自 ON Semi的 AN8461

There is a difference in ringing (and subsequently in radiated EMI) depending on usage of TVS clamp or the RCD clamp with the “slow” 1N4007. Figures 7 and 8 show the difference in ringing voltages between the two implementations, under the same input voltage and load conditions. The ringing peak to peak voltage is 226 V in case of use the TVS. This high amplitude of ringing is decreased by the usage of RCD clamp, where the ringing peak?to?peak voltage is only 106 V. This approach significantly reduces the EMI noise in frequency band from 1 to 10 MHz.

上面介绍了反向恢复慢的二极管(1N4007) 应用于 RCD钳位线路的诸多好处：效率高、钳位电压低、抑制振铃、有助于减小 EMI 等等 ........ 那么是不是 1N4007 那里都可以用呢 ?

1. 由于反向恢复时间长，1N4007上的反向电流相对会大、发热也多，尤其是在开机、过载或是输出短路的时候。相对的电源可靠性要差，所以在小功率的场合用的比较多。

2. 反向恢复的时间不能太长。只能用 Trr 大概是 2us左右的 1N4007。(PI 的资料上讲)规格书上没有指定反向恢复时间的二极管不能用。

3. 在频率比较高、CCM模式占空比大的情况下要格外注意。一旦二极管反向恢复太慢，在还没有完全截止的时候， MOS再次导通。会有可能造成二极管损坏，进而破坏整个电源系统。

下面总结了一下不同开关速度的二极管用于 RCD钳位电路的性能对比。

限幅与钳位电路分析

欢迎光临实用电子技术网愿你在这里有所收获！ 实用电子技术网 返回电子知识 限幅与箝位电路 一、限幅电路 图一是二极管限幅电路，电路（a）是并联单向限同上电路，电路（b）是串联单向限幅电路；电路（C)是双向限幅电路，三种电路的工作原理相同，现以电路（C）说明：分析电路原理时认为二极管的正向电阻Rf为零反向电阻Rr为无限大，当Ui>E1时，D1导通，则Uo=E1；反之，当Ui

图三、任意电平箝位电路 箝位电路可以把信号箝位于某一固定电平上，如图三（a）电路，当输入Ui=0期间，D截止，Uo=-Eo；而当输入Ui突变到Um瞬间，电容C相当短路，输出Uo由-Eo突变至Um，这时D截止，C经R及Eo充电，但充电速度很慢，使Uo随C充电稍有下降；当Ui从Um下降为零瞬间，Uo也负跳幅值Um，此时D导通，C放电很快，因此输出信号起始电平箝位于-Eoo同理，电路（b）的输出信号箝位于Eoo值得注意的是，箝位电路不仅使输出信号的起始电平箝位于某一电平，而且能使输出信号的顶部电平箝位于某一数值，电路元件估算公式如下： -------------------------------------------------式一 式中：Rf、Rr为二极管正向、反向电阻。箝位电路的电容量为： C= ---------------------------------------------------------------式二 式中：C′≤T ρ/3Rs+Rf C″≥100（Tr/R) 其中Tp为输入脉冲信号持续期，Tr为间歇期，Rs为输入信号源内阻。要选用正、反电阻相差大的二极管，如要求变化速度快及反向 恢复时间短，则选硅二极管如2CK型为宜，若要求箝位靠近零电平，则选锗二极管2AK型为合适。

钳位电路

反激式电源中MOSFET的钳位电路 输出功率100W以下的AC/DC电源通常都采用反激式拓扑结构。这种电源成本较低，使用一个控制器就能提供多路输出跟踪，因此受到设计师们的青睐，且已成为元件数少的AC/DC转换器的标准设计结构。不过，反激式电源的一个缺点是会对初级开关元件产生高应力。 反激式拓扑结构的工作原理，是在电源导通期间将能量储存在变压器中，在关断期间再将这些能量传递到输出。反激式变压器由一个磁芯上的两个或多个耦合绕组构成，激磁能量在被传递到次级之前，一直储存在磁芯的串联气隙间。实际上，绕组之间的耦合从不会达到完美匹配，并且不是所有的能量都通过该气隙进行传递。少量的能源储存在绕组内和绕组之间，这部分能量被称为变压器漏感。开关断开后，漏感能量不会传递到次级，而是在变压器初级绕组和开关之间产生高压尖峰。此外，还会在断开的开关和初级绕组的等效电容与变压器的漏感之间，产生高频振铃(图1)。 图1：漏感产生的漏极节点开关瞬态 如果该尖峰的峰值电压超过开关元件(通常为功率MOSFET)的击穿电压，就会导致破坏性故障。此外，漏极节点的高幅振铃还会产生大量EMI。对于输出功率在约2W以上的电源来说，可以使用钳位电路来安全耗散漏感能量，达到控制MOSFET电压尖峰的目的。 钳位的工作原理

钳位电路用于将MOSFET上的最大电压控制到特定值，一旦MOSFET电压达到阈值，所有额外的漏感能量都会转移到钳位电路，或者先储存起来慢慢耗散，或者重新送回主电路。钳位的一个缺点是它会耗散功率并降低效率，因此，有许多不同类型的钳位电路可供选择(图2)。有多种钳位使用齐纳二极管来降低功耗，但它们会在齐纳二极管快速导通时增加EMI的产生量。RCD钳位能够很好地平衡效率、EMI产生量和成本，因此最为常用。 图2：不同类型的钳位电路 钳位 RCD钳位的工作原理为：MOSFET关断后，次级二极管立即保持反向偏置，励磁电流对漏极电容充电(图3a)。当初级绕组电压达到由变压器匝数所定义的反射输出电压(VOR)时，次级二极管关断，励磁能量传递到次级。漏感能量继续对变压器和漏极电容充电，直到初级绕组电压等于箝位电容电压(图3b)。 图3：RCD钳位电路的初级侧钳位 Vc=钳位电压 此时，阻断二极管导通，漏感能量被转移到钳位电容(图4a)。经由电容吸收的充电电流将漏极节点峰值电压钳位到VIN(MAX)+VC(MAX)。漏感能量完全转移后，阻断二极管关断，钳位电容放电到钳位电阻，直到下一个周期开始(图4b)。通常会添加一个小电阻与阻断二极管串联，以衰减在充电周期结束时变压器电感和钳位电容之间产生的任何振荡。这一完整周期会在钳位电路中造成电压纹波(称为VDELTA)，纹波幅度通过调节并联电容和电阻的大小来控制(图5)。

二极管钳位电路

二极管钳位电路 钳位电路 (1)功能：将输入讯号的位准予以上移或下移，并不改变输入讯号的波形。 (2)基本元件：二极管D、电容器C及电阻器R（直流电池VR）。 (3)类别：负钳位器与正钳位器。 (4)注意事项 D均假设为理想，RC的时间常数也足够大，不致使输出波形失真。 任何交流讯号都可以产生钳位作用。 负钳位器 (1)简单型 工作原理 Vi正半周时,DON,C充电至V值,Vo=0V。 Vi负半周时，DOFF，Vo=－2V。 (2)加偏压型 工作原理 Vi正半周时，二极管DON，C被充电至V值（左正、右负），Vo=+V1(a)图或－V1(b)图。 Vi负半周时，二极管DOFF，RC时间常数足够大，Vo=V C + Vi（负半周）=2V。 re5838电子-技术资料-电子元件-电路图-技术应用网站-基本知识-原理-维修-作用-参数-电子元器件符号 几种二极管负钳位器电路比较

正钳位器 (1)简单型 工作原理 Vi负半周时，DON，C充电至V值（左负、右正），Vo=0V。Vi正半周时，DOFF，Vo=V C + V i（正半周） =2V。 (2)加偏压型

判断输出波形的简易方法 1 由参考电压V1决定输出波形于坐标轴上的参考点。 2 由二极管D的方向决定原来的波形往何方向移动，若二极管的方向为，则波形必 须向上移动；若二极管的方向为，则波形必须往下移动。 3 决定参考点与方向后，再以参考点为基准，将原来的波形画于输出坐标轴上，即为我们所求。 几种二极管正钳位器电路比较

补充：二极管的钳位作用，是指把高电位拉到低电位；二极管的稳压作用，是指一种专用的稳压管，它是有固定稳压参数的，在电路上是把负极接在电路的正极上，正极接在地端，当电路中的电压高于稳压二极管稳压值时，稳压二极管瞬间对地反向导通，当把电压降到低于该稳压值时二极管截止，起到稳压保护电路中元件的作用。 不一定非得用稳压二极管来稳压，用一般的二极管串联也行，例如三个二极管串联，负极接地正极一路接负载，一路接一足够大的电阻再接电源就可以实现伏的稳压。

二极管钳制电路

所谓钳位，就是把输入电压变成峰值钳制在某一预定的电平上的输出电压，而不改变信号。 钳位电路 (1)功能：将输入讯号的位准予以上移或下移，并不改变输入讯号的波形。 (2)基本元件：二极管D 、电容器C 及电阻器R （直流电池VR ）。 (3)类别：负钳位器与正钳位器。 (4)注意事项 D 均假设为理想，RC 的时间常数也足够大，不致使输出波形失真。 任何交流讯号都可以产生钳位作用。 负钳位器 (1)简单型 工作原理 V i 正半周时,DON,C 充电至V 值,V o =0V 。 V i 负半周时，DOFF ，Vo=－2V 。 (2)加偏压型 工作原理 V i 正半周时，二极管DON ，C 被充电至V 值（左正、右负），Vo=+V 1(a)图或－

V 1(b)图。 V i 负半周时，二极管DOFF ，RC 时间常数足够大，V o =V C +V i （负半周）=2V 。 几种二极管负钳位器电路比较 正钳位器 (1)简单型 工作原理 V i 负半周时，DON ，C 充电至V 值（左负、右正），V o =0V 。

V i 正半周时，DOFF ，V o =V C +V i （正半周） =2V 。 (2)加偏压型 判断输出波形的简易方法 1. 由参考电压V 1决定输出波形于坐标轴上的参考点。 2 .由二极管D 的方向决定原来的波形往何方向移动，若二极管的方向为， 则波形必须向上移动；若二极管的方向为 ，则波形必须往下移动。 3 决定参考点与方向后，再以参考点为基准，将原来的波形画于输出坐标轴上， 即为我们所求。 几种二极管正钳位器电路比较

钳位电路

钳位电路（Clamping Circuit）跟前面所说的限幅电路不同，它的作用不是限制信号的电压幅值，而是把整个信号幅值进行直流平移。最后的输出波形与输入波形的形状不变，只是在输入信号的基础上增加了直流分量。该直流分量的大小取决于电路本身的具体参数。 钳位电路的应用也很多，在我们家里的彩色电视机里有它的身影。在其中它起到恢复电视亮度信号的直流分量。稍微想一下，电视的信号肯定不是有规律的波形，那么钳位电路肯定不用知道确切的波形，就能把直流分量调出来。 那么二极管在会充当什么角色呢？还是先来看看下图的二极管钳位电路： 以正弦信号为例：输入为v i=V m sin(ωt)来分析该电路是如何钳位的。为了简单起见，设电容的初始电压V C(0)=0，二极管D是理想的。则当

时间t由0时刻增至T/4时，v i达到其峰值V m，电容的电压也被充至峰值V m。随之，v i下降，很显然，二极管处于反偏截至状态，电容的电压没有地方放电，只能保持V m不变。因而可得输出电压 v o=-v c+v i=-V m+V m sin(ωt)。由此可见，输出电压被钳住了，输出与输入的波形相同，不同的只是输出波形进行了-V m的直流平移。 下图是上图仿真结果的波形图的比较： 正弦波形 三角波形 对上面的波形图说明一下：红色为输入波形，黑色为输出波形。大家可能有疑问了。根据上面的原理分析这不对啊！不是反了吗？对！是反了！

不过不是我说反了，而是我把二极管接反了。这就对了！二极管的方向只是影响直流平移的方向而已。也就是正移和负移。看看二极管又是功不可没啊！ 大家可以从上面波形图看到，输出的波形相对输入波形抬高了，即多加了一个直流分量，两者的波形形状没有发生变化。这也就完成了钳位功能。

二极管钳位(精华合辑)

钳位二极管 作用： 在钳位电路中，二极管负极接地，则正极端电路被钳位零电位以下； 1、当二极管负极接地时，则正极端电路的电位比地高时，二极管会导通将其电位拉下来，即正极端电路被钳位零电位或零电位以下（忽略管压降）！ 2、当二极管正极接地时，则负极端电路的电位比地高时，二极管会截至，其电位将不会受二极管的任何作用； 3、在钳位电路中，二极管负极接+5V，则正极端电路被钳位+5V电位以下； 4、在钳位电路中，二极管正极接+5v，则负极端电路被钳位+5V电位以上； （忽略管压降） 原理： 二极管钳位保护电路是指由两个二极管反向并联组成的，一次只能有一个二极管导通，而另一个处于截止状态，那么它的正反向压降就会被钳制在二极管正向导通压降0.5-0.7以下，从而起到保护电路的目的。 钳位电路的作用是将周期性变化的波形的顶部或底部保持在某一确定的直流电平上。图Z1615为常见的二极管钳位电路。设输入信号如图Z1616（a）所示,在零时刻，uO(0+)＝+E，uO产生一个幅值为E的正跳变。此后在0～t１间，二极管D导通，电容C充电电流很大，uＣ很快等于E，致使uO＝0。在t１时刻，ui（t１）＝0，uO又发生幅值为－E的跳变,在t１～t2期间，D截止，充电电容C只能通过R放电，通常，R取值很大，所以uＣ下降很慢，uO变化也很小。在t１时刻uＩ（t2）＝E，uO又发生一个幅值为E的跳度，在t2～t3期间，D导通，电容C又重新充电。与0～t１期间内不同，此时电容上贮有大量电荷，因而充电持续时间更短，uO更迅速地降低为零。以后重复上述过程，uO和uＣ的波形如图Z1616（b）、（c）。可见，uO的顶部基本上被限定在零电平上，于是，就称该电路为零电平正峰（或顶部）钳位电路。 一钳位二极管要用稳压二极管，因为稳压管有各种电压，稳压管是用在反向击穿状态下的，用普通两极管， 只能用正向压降来稳压，不能工作在击穿状态的。 稳压二极管在电路中常用“ZD”加数字表示,如:ZD5表示编号为5的稳压管. 二 1、稳压二极管的稳压原理:稳压二极管的特点就是击穿后,其两端的电压基本保持不变.这样,当把稳压管接入电路以后,若由于电源电压发生波动,或其它原因造成电路中 各点电压变动时,负载两端的电压将基本保持不变. 2、故障特点:稳压二极管的故障主要表现在开路、短路和稳压值不稳定.在这3种故障中, 前一种故障表现出电源电压升高;后2种故障表现为电源电压变低到零伏或输出不稳定. 常用稳压二极管的型号及稳压值如下表: 型号1N4728 1N4729 1N4730 1N4732 1N4733 1N4734 1N4735 1N4744 1N4750 1N47511N4761 稳压值3.3V 3.6V 3.9V 4.7V 5.1V 5.6V 6.2V 15V 27V 30V 75V

二极管限位与钳位

二极管限位与钳位电路 发布时间:2011-12-13 13:45:49 访问次数:3107 有一种二极管电路，称为限位器(limiter或clipper)， S5H1410X01-Q0可将信号的电压在某个固定值以上，或以下的部分截掉。另一种二极管电路，称为钳位器，可将直流电压叠加到信号上，或者恢复信号的原有直流幅值。这一节我们将介绍限位器和钳位器的二极管电路。 在学习完本节的内容后，你应该能够：说明并且分析二极管限位和钳位电路的工作原理；说明二极管限位器的工作原理；计算出加上偏压后的限位器输出电压；使用分压器的偏压方式，设定限位器的幅值；说明二极管钳位器的工作原理。 1.二极管限位器 图2. 34(a)显示的二极管限位器(limiter或者clipper)，会限制或者截掉输入电压的正半周部分。当输入电压进入正半周期，二极管处于正向偏压状态。因为二极管的阴极是接地电位(OV)，于是阳极的电位就不能超过0.7V(假设此二极管是硅质)。于是输入电压超过这个数值时，A点的电位就被限制在10. 7V。当输入电压降回到0. 7V以下时，二极管就变成反向偏压，而变成开路的状态。输出电压的波形看起来与输入电压的负半周相似，但是波幅则是由R1和R2所组成的分压器决定，计算式如下： Vout（R L/+R1+RL）×Vin 如果R1相较RL很小，于是Vout=Vin

如果将二极管反接，如图2.34(b)，则输入电压的负半周会被截掉。在输入电压的负半周期间，此二极管是处于正向偏压，因为二极管电压降的缘故，A点的电压维持在-0.7V。当输入电压超过-0.7V，二极管就不再处于正向偏压，于是RL上就出现与输入电压成比例的电压。 (1)加上偏压的限位器 可将偏压y BIAS和二极管串联，就可以调整交流电压的值，如图2.37所示。在A点的电压必须等于+0.7V，此二极管才会成为正向偏压而导通。一旦二极管导通后，在A点的电压就会被限制在+0.7V，于是所有高于此幅值的输入电压均会被截掉。

论坛牛人谈关于RCD钳位电路中二极管D的选择

论坛牛人谈关于RCD钳位电路中二极管D的选择 2013-08-30 13:52 文章来源: 电源网有309人阅读过 在电源网论坛里，就存在这样一些人，他们时常能DIY出被网友们称之为的经典设计，出于大家能够共同学习的目的，小编抓住了难得的机会，整理了这些经典帖，供分享学习。 本文设计分享来自“mko145”的精华帖。--------小编语 前几天写了个贴子，讨论了一下 RCD公式计算出的电阻值与实际的参数为什么相差很大。(有兴趣的朋友请参看：谈谈 RCD 的计算结果为何与实验参数出入很大 ) 其中有朋友提出讨论一下“RCD线路中的二极管D的选择问题”。对于二极管的选择，相信大多数工程师都很有经验。坛子里相关的讨论不算多(当然这也不是个重要的问题)。后来做了些实验，在这和大家分享一下，有兴趣的朋友请一起讨论。 在上个帖子里谈到：计算误差大的其中一个原因是二极管的开关速度不够快(即便是快速恢复二极管)。各大 IC 公司的公式大都是基于这样一个假设——即二极管是理想的开关，正向导通时间是0，反向恢复时间也是0。于是由初级漏感而引起的所有的能耗都消耗在了电阻Rsn上。由这个公式计算出来的电阻数值比起实际的参数通常要小很多。 大家可能会有这样的经验 - 选择越慢的二极管(反向恢复时间长)，则这个计算的误差就越大。比如说在谈谈RCD 的计算结果为何与实验参数出入很大中的例子里，用的是反向恢复实际只有75nS的超快恢复二极管UF4007。假如用恢复速度慢些的二极管，那么情况会大不一样了。现在有的线路中使用开关速度很慢1N4007。在之前的帖子中，我没有提到用慢速二极管而造成的计算误差，是因为如果使用1N4007，那么就不用算了。因为误差会大到“计算本身完全失去了意义”。给大家一个直观的例子 - 在上个帖子的例子中计算出的电阻数值是33K，如果二极管用1N4007的话，实际上270K的电阻就可以了。 说起二极管的开关特性，大家都会想到“二极管的反向恢复时间”。这也是衡量一个二极管开关速度的主要参数。大家对此都很熟悉。不过，下面我想先谈谈二极管的正向恢复时间： 对于“二极管正向恢复时间”，好像关心的人很少。电源网的坛子里似乎也没有相关的帖子。相反，在“世纪电源”的论坛里，关于这个话题曾经有过“热闹的”辩论。有人认为“正向恢复只是书本上一个概念”。 让我们先来看一下反激电源MOS管Vds 的波形。一般的RCD计算的资料中的图形是这样的：

RCD钳位电路分析及参数设计word版本

4 RCD钳位电路 4.1基本原理分析 由于变压器漏感的存在，反激变换器在开关管关断瞬间会产生很大的尖峰电压，使得开关管承受较高的电压应力，甚至可能导致开关管损坏。因此，为确保反激变换器安全可靠工作，必须引入钳位电路吸收漏感能量。钳位电路可分为有源和无源钳位电路两类，其中无源钳位电路因不需控制和驱动电路而被广泛应用。在无源钳位电路中，RCD 钳位电路因结构简单、体积小、成本低而倍受青睐。 RCD钳位电路在吸收漏感能量的时候，同时也会吸收变压器中的一部分储能，所以RCD钳位电路参数的选择，以及能耗到底为多少，想要确定这些情况会变得比较复杂。对其做详细的分析是非常必要的，因为它关系到开关管上的尖峰电压，从而影响到开关管的选择，进而会影响到EMI，并且，RCD电路设计不当，会对效率造成影响，而过多的能量损耗又会带来温升问题，所以说RCD钳位电路可以说是很重要的部分。 图9

图10 图11

反激变换器RCD 钳位电路的能量转移过程可分成5 阶段，详细分析如下：1）t0-t1阶段。开关管T1导通，二极管D1、D2因反偏而截止，钳位电容C1通过电阻R1释放能量，电容两端电压UC下降；同时，输入电压Ui加在变压器原边电感LP两端，原边电感电流ip线性上升，其储能随着增加，直到t1时刻，开关管T1关断，ip增加到最大值。此阶段变换器一次侧的能量转移等效电路如图2(a)所示。 2）t1-t2阶段。从t1时刻开始，开关管进入关断过程，流过开关管的电流id 开始减小并快速下降到零；同时，此阶段二极管D2仍未导通，而流过变压器原边的电流IP首先给漏源寄生电容Cds恒流充电(因LP很大)，UDS快速上升(寄生电容Cds较小)，变压器原边电感储存能量的很小一部份转移到Cds；直到t2时刻，UDS 上升到Ui+Uf(Uf为变压器副边向原边的反馈电压)。此阶段变换器一次侧的能量转移等效电路如图2(b)所示，钳位电容C1继续通过电阻R1释放能量。 3）t2-t3阶段。t2时刻，UDS上升到Ui+Uf后，D2开始导通，变压器原边的能量耦合到副边，并开始向负载传输能量。由于变换器为稳压输出，则由变压器副边反馈到原边的电压Uf=n(Uo+UD)(Uo为输出电压，UD为二极管D2导通压降，n为变压器的变比)可等效为一个电压源。但由于变压器不可避免存在漏感，因此，变压器原边可等效为一电压源Uf和漏感Llk串联，继续向Cds充电。直到t3时刻，UDS上升到Ui+UCV(UCV的意义如图1(b)所示)，此阶段结束。此阶段变换器一次侧的能量转移等效电路如图2(c)所示，钳位电容C1依然通过电阻R1释放能量。由于t1-t3阶段持续时间很短，可以认为该阶段变压器原边峰值电流IP对电容Cds恒流充电。 4）t3-t4阶段。t3时刻，UDS 上升到Ui+UCV，D1开始导通，等效的反馈电压源Uf与变压器漏感串联开始向钳位电容C1充电，因此漏源电压继续缓慢上升(由于C1的容量通常比Cds大很多)，流过回路的电流开始下降，一直到t4时刻，变压器原边漏感电流ip下降到0，二极管D1关断，开关管漏源电压上升到最大值Ui+UCP(UCP的意义如图1(b)所示)。此阶段变换器一次侧的能量转移等效电路如图2(d)所示。 5）t4-t5阶段。t4时刻，二极管D1已关断，但由于开关管漏源寄生电容Cds 的电压UDS=Ui+UCP>Ui，将有一反向电压加在变压器原边两端，因此，Cds与变压器原边励磁电感Ls及其漏感Llk开始谐振，其能量转移等效电路如图2(e)所示。谐振期间，开关管的漏源电压UDS逐渐下降，储存于Cds中的能量的一部份将转移到副边，另一部分能量返回输入电源，直到t5时刻谐振结束时，漏源电压UDS稳定在Ui+Uf。由于此阶段二极管D1关断，钳位电容C1通过电阻R1放电，其电压UC 将下降。结合图1和图2进行分析可知：如果反馈电压大于钳位电容电压，则在整个开关关断期间，回馈电压一直在向RCD钳位电路提供能量，而该能量最终将被

二极管钳位电路图

钳位电路（ClampingCircuit）的作用是把整个信号幅值进行直流平移。最后的输出波形与输入波形的形状不变，只是在输入信号的基础上增加了直流分量。该直流分量的大小取决于电路本身的具体参数。钳位电路的应用也很多，在我们家里的彩色电视机里有它的身影。在其中它起到恢复电视亮度信号的直流分量。 钳位二极管特性 1、二极管具有单向导电性，正向导通，反向不导通。半导体二极管导通时相当于开关闭合（电路接通），截止时相当于开关打开（电路切断），所以二极管可作开关用。 2、二极管的钳位是指利用二极管正向导通压降相对稳定，且数值较小（有时可近似为零）的特点，来限制电路中某点的电位。 3、二极管是有一个P型半导体和一个N型半导体结合在一起形成的，中间会形成一个PN节，隔离正是由于PN节的作用。PN节处由于电子的漂移本身形成了一个内电场，当外加电压产生的电场与内电场的方向相同时电流便能通过，否则就会被内电场抵消而被隔离。过大则会将PN节击穿，是不容许的 负钳位器 （1）简单型 工作原理Vi正半周时，DON，C充电至V值，Vo=0V。Vi负半周时，DOFF，Vo=-2V。 （2）加偏压型

工作原理 Vi正半周时，二极管DON，C被充电至V值（左正、右负），Vo=+V1（a）图或-V1（b）图。 Vi负半周时，二极管DOFF，RC时间常数足够大，Vo=VC+Vi（负半周）=2V。 正钳位器 （1）简单型 工作原理 Vi负半周时，DON，C充电至V值（左负、右正），Vo=0V。Vi正半周时，DOFF，Vo=VC+Vi （正半周）=2V。 （2）加偏压型

判断输出波形的简易方法 1.由参考电压V1决定输出波形于坐标轴上的参考点。 2。由二极管D的方向决定原来的波形往何方向移动，若二极管的方向为 ，则波形必须向上移动;若二极管的方向为 ，则波形必须往下移动。 3决定参考点与方向后，再以参考点为基准，将原来的波形画于输出坐标轴上，即为我们所求。

钳位电路工作过程详尽描述1

钳位电路工作过程详尽描述 钳位电路原理说明： 概念：把信号整体抬高或下降的电路。抬高的是正钳位，下降的是负钳位。 这个电路和微分电路形式相同，只是多了一个二极管，微分电路的波形如下（方波激励） 可根据此波形迅速记忆钳位电路的波形和电路。二极管起到限幅的作用，它正向导通的时候，就把输出限制0.7伏左右，反向的时候就不起作用。所以二极管正极连着电容的负钳位，因为 它把大于0.7伏的上半部分波形削去。负极连着电容的是正钳位，因为它削去了下半部分波形。 负钳位波形： 正钳位波形： 具体工作过程： 以负钳位为例 ①方波信号正跳变，电容电压不能突变，相当于短路，所以电阻上也得到了一个正跳变电 压，

即信号方波的幅值。对应着正钳位波形图大于零的那一点点。 （这里还有一个问题，如果二极管是理想的，是得不到这个幅值的，因为二极管导通后削去了0.7 伏之上的电压） ②二极管导通后，电容迅速充电，两端电压很快达到方波的幅值，此时，电容相当于断开， 电阻上 的电压就变为零了。这时得到的波形对应着正钳位波形图大于零的那一点点。 ③之后在方波信号维持正幅值期间，电容都相当于断开，电阻上无电压，对应波形图上无 输出的部分。 ④方波信号负跳变到零，则输入端相当于短路，原来电容上的所充到的电压为左正右负， 二极管截止， 电容通过电阻放电。这个瞬间电阻就得了一个负跳变电压——电容上的全部电压，即方波幅值。对应波 形图上小于零的下半部分。 ⑤此后就是不断重复上面的过程了。 正钳位电阻上的电压和上面的过程相反。 当然，钳位不能改变信号的形状，上面的波形是RC太小，电容放电太快造成的，增大RC，信号就基本 不变，波形如下 信号波形： 负钳位波形：

在RCD钳位电路中二极管D的选择(一)

在RCD钳位电路中二极管D的选择（一） 2014-06-25来源：电子信息网 最近有朋友对RCD钳位电路中二极管D的选择产生了疑问。虽然二极管对大家来说并不陌生，但是其在RCD钳位电路中的应用却少有人讨论。于是专门针对这个问题动手进行了一些实验和求证，得出了一些理论和实际经验，今天就拿出和大家分享一下。 计算误差大的其中一个原因是二极管的开关速度不够快(即便是快速恢复二极管)。各大IC公司的公式大都是基于这样一个假设-即二极管是理想的开关，正向导通时间是0，反向恢复时间也是0。于是由初级漏感而引起的所有的能耗都消耗在了电阻Rsn上。由这个公式计算出来的电阻数值比起实际的参数通常要小很多。 大家可能会有这样的经验-选择越慢的二极管(反向恢复时间长)，则这个计算的误差就越大。比如说在谈谈RCD的计算结果为何与实验参数出入很大中的例子里，用的是反向恢复实际只有75nS的超快恢复二极管UF4007。假如用恢复速度慢些的二极管，那么情况会大不一样了。现在有的线路中使用开关速度很慢1N4007。在之前没有提到用慢速二极管而造成的计算误差，是因为如果使用1N4007，那么就不用算了。因为误差会大到“计算本身完全失去了意义”。给大家一个直观的例子-在上个帖子的例子中计算出的电阻数值是33K，如果二极管用1N4007的话，实际上270K的电阻就可以了。 说起二极管的开关特性，大家都会想到“二极管的反向恢复时间”。这也是衡量一个二极管开关速度的主要参数。大家对此都很熟悉。不过，下面我想先谈谈二极管的正向恢复时间。 对于“二极管正向恢复时间”，好像关心的人很少。让我们先来看一下反激电源MOS管Vds的波形。一般的RCD计算的资料中的图形是这样的： 上面的波形是理想的样子，把二极管看成了一个理想的开关。很多讲RCD 计算的AN里都是这样的。而实际上的波形会有些不同，比如说我之前的帖子中的例子。波形是下面的样子：

二极管钳制电路

二极管钳制电路 Revised as of 23 November 2020

所谓钳位，就是把输入电压变成峰值钳制在某一预定的电平上的输出电压，而不改变信号。 钳位电路 (1)功能：将输入讯号的位准予以上移或下移，并不改变输入讯号的波形。 (2)基本元件：二极管D、电容器C及电阻器R（直流电池VR）。 (3)类别：负钳位器与正钳位器。 (4)注意事项 D均假设为理想，RC的时间常数也足够大，不致使输出波形失真。 任何交流讯号都可以产生钳位作用。 负钳位器 (1)简单型 工作原理 V i 正半周时,DON,C充电至V值,V o =0V。 V i 负半周时，DOFF，Vo=－2V。 (2)加偏压型 工作原理 V i 正半周时，二极管DON，C被充电至V值（左正、右负），Vo=+V 1 (a)图或－V 1 (b) 图。

V i 负半周时，二极管DOFF，RC时间常数足够大，V o =V C +V i （负半周）=2V。 几种二极管负钳位器电路比较正钳位器 (1)简单型 工作原理 V i 负半周时，DON，C充电至V值（左负、右正），V o =0V。 V i 正半周时，DOFF，V o =V C +V i （正半周） =2V。 (2)加偏压型 判断输出波形的简易方法 1. 由参考电压V 1 决定输出波形于坐标轴上的参考点。 2 .由二极管D的方向决定原来的波形往何方向移动，若二极管的方向为，则波形

必须向上移动；若二极管的方向为，则波形必须往下移动。 3 决定参考点与方向后，再以参考点为基准，将原来的波形画于输出坐标轴上，即为我们所求。 几种二极管正钳位器电路比较

详解二极管限幅电路和钳位电路

二极管最重要的特性是单向导电性，利用这一特性可以设计很多好玩实用 的电路，本文主要讲述限幅电路和钳位电路。 ▉ 正限幅电路 正半周时且Vin的电压大于等于0.7V时，二极管导通，Vout会被钳位在 0.7V；在负半周和Vin电压小于0.7V时，二极管是截止状态，所以Vout=Vin，即Vout波形跟随Vin波形。 ▉ 负限幅电路 在正半周时，二极管截止，Vout=Vin，即波形跟随；在负半周Vin电压小 于等于-0.7V时，二极管会导通，Vout电压会被钳位在-0.7V。

▉ 双向限幅电路 双向限幅是结合了上面两个电路，用了两个二极管。正半周，通过D1将超出的部分钳位在0.7V，负半周通过D2将超出的部分钳位在-0.7V。 ▉ 正偏压限幅 为了产生不同的限幅电压，有时候会在电路中加入偏置电压Vbias，当Vin 的电压大于等于Vbias+0.7V时，二极管导通，Vout被钳位。 ▉ 负偏压限幅 负偏压是一样的道理，Vin电压小于等于-0.7-Vbias时，二极管导通，Vout被钳位。 ▉双向偏压限幅 双向偏压限幅是两个二极管加两个偏置电压，正半周大于等于4.7V时，D1导通，超出部分被钳位在4.7V；负半周小于等于-6.7V时，D2导通，超出部分被钳位在-6.7V。

上面几种都是不含有电容的电路，主要是用来限幅。 下面几种是含有电容的二极管钳位电路，以下分析不考虑二极管的导通压降（即二极管正向导通相当于一根导线，反向截止断路），RC时间常数足够大，保证输出波形不失真。 ▉ 简单型正钳位电路 电路原理：输入Vin在负半周时（Vin上负下正），二极管导通，电流如红色箭头所示，电容充电至+V（左负右正），Vout=0V；输入Vin在正半周时（Vin 上正下负），二极管截止，电流如蓝色箭头所示，Vout电压等于电容电压加上正半周电压，所以Vout=2V； ▉偏压型正钳位电路 偏压型钳位电路和限幅电路很类似，在电路中加入偏置电压来提高或者降低钳位值。 Figure a为正向偏压型，所加的偏压与二极管导通方向一致时，波形向上，即钳位值会提高V1。 Figure b为反向偏压型，所加的偏压与二极管导通方向相反时，波形向下，即钳位值会降低V1。

二极管钳位、继流原理分析

一、钳位二极管原理 在钳位电路中，二极管负极接地，则正极端电路被钳位零电位以下； 特性： 1、二极管具有单向导电性,正向导通,反向不导通.半导体二极管导通时相当于开关闭合(电路接通),截止时相当于开关打开(电路切断),所以二极管可作开关用。 2、二极管的钳位是指利用二极管正向导通压降相对稳定,且数值较小(有时可近似为零)的特点,来限制电路中某点的电位. 3、二极管是有一个P型半导体和一个N型半导体结合在一起形成的,中间会形成一个PN节,隔离正是由于PN节的作用. PN节处由于电子的漂移本身形成了一个内电场,当外加电压产生的电场与内电场的方向相同时电流便能通过,否则就会被内电场抵消而被隔离.过大则会将PN节击穿,是不容许的 作用： 1、当二极管负极接地时，则正极端电路的电位比地高时，二极管会导通将其电位拉下来，即正极端电路被钳位零电位或零电位以下（忽略管压降）！ 2、当二极管正极接地时，则负极端电路的电位比地高时，二极管会截止，其电位将不会受二极管的任何作用； 4、在钳位电路中，二极管正极接+5v，则负极端电路被钳位+5V电位以上； （忽略管压降） 5.正常工作，哪个二极管也不导通 应用： 二极管具有单向导通的特点。二极管钳位就是利用了这点原理。 简单点讲：D3负极接地，那么-IN输入最高的电压也就是0.7V电压（也就是二极管的正向压降）高与0.7V的电压被二极管导通到地。 也就是被钳位在最高只有0.7V的电压上限上。 OUT脚假设现在输出高电平。由于D1负极接+EV，那么OUT的最高输出电压也就是EV+0.7V电压。高与这电压时被导通到电源上，后再与地现成回路，OUT最高电压被钳位在EV+0.7V

钳位二极管

钳位二极管 作用： 在钳位电路中，二极管负极接地，则正极端电路被钳位零电位以下； 1、当二极管负极接地时，则正极端电路的电位比地高时，二极管会导通将其电位拉下来，即正极端电路被钳位零电位或零电位以下（忽略管压降）！ 2、当二极管正极接地时，则负极端电路的电位比地高时，二极管会截至，其电位将不会受二极管的任何作用； 3、在钳位电路中，二极管负极接+5V，则正极端电路被钳位+5V电位以下； 4、在钳位电路中，二极管正极接+5v，则负极端电路被钳位+5V电位以上； （忽略管压降） 原理： 二极管钳位保护电路是指由两个二极管反向并联组成的，一次只能有一个二极管导通，而另一个处于截止状态，那么它的正反向压降就会被钳制在二极管正向导通压降0.5-0.7以下，从而起到保护电路的目的。 钳位电路的作用是将周期性变化的波形的顶部或底部保持在某一确定的直流电平上。图Z1615为常见的二极管钳位电路。设输入信号如图Z1616（a）所示,在零时刻，uO(0+)＝+E，uO产生一个幅值为E的正跳变。此后在0～t１间，二极管D导通，电容C充电电流很大，uＣ很快等于E，致使uO＝0。在t１时刻，ui（t１）＝0，uO又发生幅值为－E的跳变,在t１～t2期间，D截止，充电电容C只能通过R放电，通常，R取值很大，所以uＣ下降很慢，uO变化也很小。在t１时刻uＩ（t2）＝E，uO又发生一个幅值为E的跳度，在t2～t3期间，D导通，电容C又重新充电。与0～t１期间内不同，此时电容上贮有大量电荷，因而充电持续时间更短，uO更迅速地降低为零。以后重复上述过程，uO和uＣ的波形如图Z1616（b）、（c）。可见，uO的顶部基本上被限定在零电平上，于是，就称该电路为零电平正峰（或顶部）钳位电路。 一钳位二极管要用稳压二极管，因为稳压管有各种电压，稳压管是用在反向击穿状态下的，用普通两极管， 只能用正向压降来稳压，不能工作在击穿状态的。 稳压二极管在电路中常用“ZD”加数字表示,如:ZD5表示编号为5的稳压管. 二 1、稳压二极管的稳压原理:稳压二极管的特点就是击穿后,其两端的电压基本保持不变.这样,当把稳压管接入电路以后,若由于电源电压发生波动,或其它原因造成电路中 各点电压变动时,负载两端的电压将基本保持不变. 2、故障特点:稳压二极管的故障主要表现在开路、短路和稳压值不稳定.在这3种故障中, 前一种故障表现出电源电压升高;后2种故障表现为电源电压变低到零伏或输出不稳定. 常用稳压二极管的型号及稳压值如下表: 型号1N4728 1N4729 1N4730 1N4732 1N4733 1N4734 1N4735 1N4744 1N4750 1N47511N4761 稳压值3.3V 3.6V 3.9V 4.7V 5.1V 5.6V 6.2V 15V 27V 30V 75V

反激钳位电路RCD

一种有效的反激钳位电路设计方法 0 引言 单端反激式开关电源具有结构简单、输入输出电气隔离、电压升／降范围宽、易于多路输出、可靠性高、造价低等优点，广泛应用于小功率场合。然而，由于漏感影响，反激变换器功率开关管关断时将引起电压尖峰，必须用钳位电路加以抑制。由于RCD钳位电路比有源钳位电路更简洁且易实现，因而在小功率变换场合RCD钳位更有实用价值。 1 漏感抑制 变压器的漏感是不可消除的，但可以通过合理的电路设计和绕制使之减小。设计和绕制是否合理，对漏感的影响是很明显的。采用合理的方法，可将漏感控制在初级电感的2％左右。 设计时应综合变压器磁芯的选择和初级匝数的确定，尽量使初级绕组可紧密绕满磁芯骨架一层或多层。绕制时绕线要尽量分布得紧凑、均匀，这样线圈和磁路空间上更接近垂直关系，耦合效果更好。初级和次级绕线也要尽量靠得紧密。 2 RCD钳位电路参数设计 2.1 变压器等效模型 图1为实际变压器的等效电路，励磁电感同理想变压器并联，漏感同励磁电感串联。励磁电感能量可通过理想变压器耦合到副边，而漏感因为不耦合，能量不能传递到副边，如果不采取措施，漏感将通过寄生电容释放能量，引起电路电压过冲和振荡，影响电路工作性能，还会引起EMI问题，严重时会烧毁器件，为抑制其影响，可在变压器初级并联无源RCD钳位电路，其拓扑如图2所示。

2.2 钳位电路工作原理 引入RCD钳位电路，目的是消耗漏感能量，但不能消耗主励磁电感能量，否则会降低电路效率。要做到这点必须对RC参数进行优化设计，下面分析其工作原理：当S1关断时，漏感Lk释能，D导通，C上电压瞬间充上去，然后D截止，C通过R放电。