六大方法搞定反激开关管Vds电压尖峰波形

如何抑制副边整流二极管的尖峰？我有这10招......
 概述副边整流二极管的尖峰
 开关电源产生噪声的主要部位是功率变换和输出整流滤波电路。

包括开关管，整流管，变压器，还有输出扼流线圈，等。

 不采取任何措施时输出电压的峰值可能是输出基波的好多倍。

出现在开关脉冲的上升沿和下降沿。

即开关管的导通和截止，通常导通时尖峰更大一些。

 整流二极管的尖峰抑制的10种方法！
 前沿尖峰的一些抑制方法
 1选用软恢复特性的肖特基二极管，或采用在整流管前串联电感的方法比较有效，或在开关管整流管的磁珠。

磁芯材料选用对高频振荡呈高阻抗。

反激式开关电源工作原理及波形分析
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反激式开关电源工作时可以简化为下图所示电路：
Mos管控制原边（左侧）电流的通断。

Mos管导通时：
电感充电（实则为建立磁通），副边二极管截止，无电流。

Mos管断开时：
由于电流不同突变（实际上是磁通不能突变），于是在副边形成感应电流，二极管导通。

原边反射电压：
副边有电流流通时，会在原边感应出一个电压（下+上-），叠加在输入电压上。

原边的尖峰电压：
由于漏电感的存在，该部分的磁通没有通过磁芯耦合到副边，因此mos管断开时，会产生很大的电压来维持电流，从而达到维持磁通的目的。

振荡波形：
Mos管关断时尾部有振荡，是由于开关电流工作在断续模式时，能量释放完全后，原边、副边无电流。

此时原边的电路可以等效为电源+电感+电容（Mos 管输入电容），发生谐振。

实测波形如下：
（黄色为mos驱动，绿色为mos管的VDS，粉色是原边线圈的电流）。

反激副边二极管尖峰
反激副边二极管尖峰是指在反激变换器工作过程中，由于变压器的谐振特性或开关管的非理想特性，导致二极管开关瞬间关闭时产生的电磁波尖峰。

当反激变换器的开关管关闭时，变压器的磁场能量会以电感峰值电流的形式传递到二极管上，因为二极管在瞬间关闭的瞬间时间内无法将这些磁场能量放入电容中，就会产生一个尖峰电压。

这个尖峰电压可能远远高于正常工作电压，对二极管和其他元器件造成损害。

为了解决反激副边二极管尖峰问题，可以采取以下措施：
1. 使用快速恢复二极管（Fast Recovery Diode）：快速恢复二极管具有较短的恢复时间和较小的恢复电荷，可以降低尖峰电压的幅值和持续时间，减少对二极管的损伤。

2. 添加抑制电路：可以通过添加抑制电路来降低尖峰电压。

例如，在变压器的副边串联一个小电感或者并联一个电容，来减少尖峰电压的产生。

3. 优化开关管的设计和选择：选择具有较低开关损耗和较好开关特性的开关管可以减少尖峰电压的产生。

此外，合理设计开关管的驱动电路也能降低尖峰电压。

4. 优化变压器设计：通过合理选择变压器的参数和结构，如电感值、匝数等，可以减小尖峰电压的幅值。

以上是解决反激副边二极管尖峰问题的一些常见方法，
具体应根据具体情况进行选择和调整。

在设计和应用中，还需要考虑其他因素，如效率、成本等。

因此，在实际应用中，建议综合考虑各种因素并进行合理的优化设计。

开关电源的尖峰干扰及其抑制电源纹波会干扰电子设备的正常工作，引起诸如计算机死机、数据处理出错及控制系统失灵等故障，给生产和科研酿成难以估量的损失，因此必须采取措施加以抑制。

产生尖峰的原因很多，以下着重说明滤波电路对二极管反向恢复时间所产生的纹波尖峰加以分析，并总结出几种有效的抑制措施。

2滤波电路为减小电源尖峰干扰需要在电源进线端和电源输出线端分别加入滤波电路。

2.1电源进线端滤波器在电源进线端通常采用如图1所示电路。

该电路对共模和差模纹波干扰均有较好抑制作用。

图中各元器件的作用：（1）L1,L2,C1用于滤除差模干扰信号。

L1,L2磁芯面积不宜太小，以免饱和。

电感量几毫亨至几十毫亨。

C1为电源跨接电容，又称X电容。

用陶瓷电容或聚脂薄膜电容效果更好。

电容量取0.22μF～0.47μF。

（2）L3，L4，C2，C3用于滤除共模干扰信号。

L3，L4要求圈数相同，一般取10，电感量2mH左右。

C2，C3为旁路电容，又称Y电容。

电容量要求2200pF左右。

电容量过大，影响设备的绝缘性能。

在同一磁芯上绕两个匝数相等的线圈。

电源往返电流在磁芯中产生大小相等、方向相反的磁通。

故对差模信号电感L3、L4不起作用（见图2），但对于相线与地线间共模信号，呈现为一个大电感。

其等效电路如图3所示。

由等效电路知：令L1=L2=M=L，UN=RCI1同时RC RL，则：图1电源进线端滤波电路(1)一般ωL RL，则：。

式（1）表明，对共模信号Ug而言，共模电感呈现很大的阻抗。

2.2输出端滤波器输出端滤波器大都采用LC滤波电路。

其元件选择一般资料中均有。

为进一步降低纹波，需加入二次LC滤波电路。

LC滤波电路中L值不宜过大，以免引起自激，电感线圈一般以1～2匝为宜。

电容宜采用多只并联的方法，以降低等效串联电阻。

同时采样回路中要加入RC前馈采样网络。

图2共模电感对差模信号不起作用如果加入滤波器后，效果仍不理想，则要详细检查公共地线的长度、线径是否合适。

反激式开关电源工作时可以简化为下图所示电路：
Mos管控制原边（左侧）电流的通断。

Mos管导通时：
电感充电（实则为建立磁通），副边二极管截止，无电流。

Mos管断开时：
由于电流不同突变（实际上是磁通不能突变），于是在副边形成感应电流，二极管导通。

原边反射电压：
副边有电流流通时，会在原边感应出一个电压（下+上-），叠加在输入电压上。

原边的尖峰电压：
由于漏电感的存在，该部分的磁通没有通过磁芯耦合到副边，因此mos管断开时，会产生很大的电压来维持电流，从而达到维持磁通的目的。

振荡波形：
Mos管关断时尾部有振荡，是由于开关电流工作在断续模式时，能量释放完全后，原边、副边无电流。

此时原边的电路可以等效为电源+电感+电容（Mos管输入电容），发生谐振。

实测波形如下：
（黄色为mos驱动，绿色为mos管的VDS，粉色是原边线圈的电流）。

反激式开关电源设计
原理分析、波形分析、应力计算、回路布局
Flyback 变换器模态分析
ON：开关管导通，变压器原边充电，二极管关断，负载由输出滤波电容供电。

OFF：开关管关断，二极管导通，变压器储存能量通过二极管向负载侧传送。

基本输入输出关系：
理想情况下开关波形
Flyback 变换器关键波形分析
DCM工作模式下MOS DS电压波形分析
CCM工作模式下MOS DS电压波形分析
开关管上电流尖峰的波形分析
开关管上电流尖峰的波形分析（一）
开关管关断后，变压器副边为输出电压Vo钳位，此时寄生电容Cp 两端的电压为nVo,方向是上负下正；当开关管导通时，Cp电容放电，此时Cp与线路寄生电感及输入电压构成谐振回路，从而形成该尖峰电流（谐振电流）。

开关管上电流尖峰的波形分析（二）
开关管上电流尖峰的波形分析（三）RCD无源吸收电路的设计
开关器件的应力分析
主开关管S1电压应力：
整流二极管D1电压应力：
Flyback噪音回路及布板要求
常见的反激式（Flyback）变换器拓扑
反激是变换器中的噪声
单点接地，避免回路间耦合
利用高频电容，减少回路面积
通过布线，进一步减少高频噪声
通过布线，进一步减少接地阻抗。

反激电源高压MOS管尖峰电流的来源和减小方法
做电源的都测试过流过高压MOS的电流波形，总会发现电流线性上升之前会冒出一个尖峰电流，并且有个时候甚至比正常的峰值电流还要高。

看起来很不爽。

那这尖峰怎么来的，如何减小它呢？
一、此电流尖峰对电源的害处
1、就是由于这个尖峰的存在，开关电源芯片为了防止误触发加入了前沿消隐，如果太高还是有可能误触发。

2、这个尖峰（di/dt很大）对开关电源EMI影响不小。

3、这个尖峰电流会增大MOS开关管开通时的交越损耗，降低效率
二、电流尖峰的来源
1、MOS管开启时驱动电流由G流到S到地这条路径是有电流的（驱动电路上有驱动电阻限制驱动电流的这个电流不大）；
2、另外一条通路从MOS下来的，从表面上看这条通路连接电感，电感上的这个电流实际上就是主电流是从0缓慢（相对于尖峰电流）上升的，但别忘了还有一个隐藏的通路就是变压器原边绕组是有寄生电容的（层间电容和匝间电容），这个寄生电容里面存储的电量瞬间由MOS到地放出，会产生一个较大尖峰电流。

3、还有一个就是从副边耦合过来的电流，我们都知道副边整流二极管从导通（正偏）到反偏的这个过程中二极管有一个反向恢复电流。

这个反向恢复电流是通过二极管和变压器副边绕组的，它会通过耦合折射到原边绕组上的（注意：在DCM下没有反向恢复电流）。

三、减小电流尖峰对策
1想办法减小变压器原边绕组分布电流
①变压器使用三明治绕法使原边绕组分开
②减小原边绕组的匝数（比如可以用Ae值比较大的磁芯（PQ等）可以减少变压器匝数）。

反激开关电源问题解决措施
解决反激开关电源问题的措施可以包括以下几个方面：
1. 检查电源元件：首先，检查电源元件是否有异常，如电容、二极管、电感等是否烧坏或损坏，如果有异常应及时更换。

2. 测量电源输出电压：使用万用表或示波器测量电源的输出电压，并与设计要求的电压进行比对，如果有变异或波动超过允许范围，可能是电源供电部分出现问题，需要进一步检查。

3. 检查反馈电路：反激开关电源的反馈电路是控制开关管工作的关键，检查反馈元件（如光耦、电阻等）是否正常工作，是否有损坏或断路的情况。

4. 检查开关管和驱动电路：开关管是反激开关电源的核心元件，检查开关管是否损坏或发热过高，驱动电路是否正常工作，如驱动电流是否稳定等。

5. 检查输入电源质量：在一些情况下，输入电源的不稳定性也会导致反激开关电源出现问题，因此需要检查输入电源的电压和波动情况，如有需要，可以采取稳压和滤波措施。

6. 调整反馈电路参数：如果以上措施都没有解决问题，可以尝试调整反馈电路的参数，如电阻值或电容值，来改变控制开关管工作的条件。

最后，如果以上方法都无法解决问题，可能需要考虑更换电源或寻求专业技术支持。

Vds峰值电压分析：
A．电源桥式整流滤波后电压波形（输入电压*2开平均）；
B．次级肖特基二极管产生的反向电压波形（如SR5100）；
C．变压器漏感产生的尖峰波形（一般最大为110V，最好控制在80-100V以内），且每个尖峰都应比较平齐（如蓝色虚线平齐），不能比较少的尖峰特别突出（如灰色圈尖峰超出其他值很多，这个部份要从两方面解决：1.减小变压器漏感；2.调整吸收回路，绦纶电容较陶瓷电容好很多）。

测试Vds峰值电压时，示波器须用变压器与电网隔离（否则极易导致被测电源烧机），电压探头用100：1的；
峰值电压设计时必须保留100V左右的裕量，以免有少量峰值超高损坏开关管。

MOS管对尖峰的承受能力要强如三极管，三极管可能存在软击穿现象（耐压会逐渐降低），MOS管不会。

2012.04.28。

反激同步整流mos短路尖峰高反激同步整流（反激同步整流MOS，又称反激整流MOS）是一种常用于开关电源中的电路拓扑结构。

相比传统的同步整流电路，反激同步整流MOS在短路时存在尖峰电压，这种现象是由于电路中的元件特性造成的。

下面将详细介绍反激同步整流MOS短路尖峰高的原因及其解决方法。

要理解反激同步整流MOS短路尖峰高的原因，首先需要了解该电路的工作原理。

反激同步整流MOS由两个MOS管和一个磁性元件组成。

在工作时，其中一个MOS管（主动管）负责开关电流，另一个MOS管（同步管）负责主动管的功率转移。

由于开关频率较高，MOS管在关断瞬间会出现一个尖峰电压脉冲。

这种尖峰电压主要有两个来源。

一是电感元件中的电流被突然切断时，电感元件会产生一个反向电压脉冲。

二是由于MOS管的导通电阻不为零，当MOS管被关闭时，导通电流会突然被切断，从而产生尖峰电压。

反激同步整流MOS短路尖峰高给电路运行带来了一定的不利影响。

首先，短路尖峰会增加MOS管和其他器件的压力，导致器件可能损坏。

其次，尖峰电压会产生电磁干扰，影响整个电源系统的正常工作。

此外，尖峰电压还会增加电路的能量损耗，影响整体转换效率。

为了解决反激同步整流MOS短路尖峰高的问题，可以采取以下方法：1. 使用阻尼电路：在反激同步整流MOS电路中添加一个适当的阻尼电路，可以减小尖峰电压的幅值。

阻尼电路可以通过提供一个反向电流路径来吸收电感元件中的能量，从而减小反向电压脉冲。

2. 优化控制算法：通过改变控制算法，使得MOS管的开关过程更加平滑，可以减小短路尖峰的高度。

例如，可以采用软开关技术，使得MOS管在开关时的压力减小。

3. 选择合适的元件：选择合适的反激同步整流MOS管和磁性元件，可以减小尖峰电压。

高速开关能够减小导通电流切断时的尖峰电压，而低电感电源能够减小电感元件中的反向电压脉冲。

4. 进行电磁兼容设计：通过合理的电磁屏蔽和接地设计，可以减小尖峰电压对其他电路的干扰。