
问题1:初级

问题
在下图中,请选择最符合所述要求的电路图:
a. 低成本, 但能有效限制最大漏极电压的箝位电路
b. 能非常好控制漏极电压, 同时有最小空载功耗和最高效率的箝位电路
c. 一款能用于限制漏极峰值电压同时能限制 MOSFET 关断时的电压上升斜率的电路

参考答案与分析
问题:a)低成本、但能有效限制最大漏极电压的箝位电路
参考答案:

耗散漏感能量最节省成本的方法就如电路‘B’,向 RC 网络提供一个 箝位二极管。 这样的电路称之为“电阻-电容-二极管” (RCD)箝位 电路。
漏感内的能量将使漏极电压升高,直到高于贮存在箝位电容 C 内的电 压,在这一点时二极管开始工作,漏极电压得到箝制。 电阻器 RB 的选择要考虑到在正常箝位电压 V 的情 况下所耗散的能量CLO所消耗的能量等于每一周期贮存在箝位电容内的能量。VCLO 通常设定在高于反射输出 电压 50%左右,VOR。
电阻器 RA 的选用值要能限制反向电流,以防止二极管‘阶跃',从而可能导致过分振荡并可能出现 EMI 问 题。 同时也减缓了箝位二极管 D 内的电流上升,并抑制了 EMI 的产生,允许漏感上的最大箝位电压以最 快、最有效地方式耗散能量。
由于电路“B”成本较低,因此常用它作为漏极箝位电路。 但在设计时一定要注意,因为箝位电压是多个 元件公差和操作变量的函数(见问题3的答案)。
问题:b)一个控制良好的箝位电路,能够在限制最大漏极电压的同时使空载耗能最低、效率最高。
参考答案:

电路‘C’是一个良好控制的箝位电路,能够在精确控制最大漏极电压限值的同时使空载能耗最低、效率 最高。
用一个稳压管或瞬态电压抑制器 (TVS)精确设置箝位电压 VCLO达到一 个特定的水平,使最大箝位电压更 少地依赖于器件公差和操作变量。
这个电路的空载能耗更低是因为当 加在电容上的电压下降到 VR 阈值以 下时,它将不再消耗能量。 相比之 下,一个 RCD 箝位电路持续放电, 耗散的能量将在下一周期进行补 充,从次级电路获取能量,因而导
致更多不必要的损耗。
使用电容和串联电阻器是为了降低对脉冲箝位电流的阻抗,同时在箝位二极管关闭、反向电流流动时提供 少量的电量贮存以提供电荷的抽取。 这样更进一步地降低了箝位损耗,使空载和待机时耗能极少。
问题:c)可以箝制漏极电压或者可以限制关断时漏极电压上升斜率的一个电路。

电路‘A'即为在关闭时可用于箝制漏极电压或限制漏极电压上升斜率的电路。
虽然它的元件与图‘B'的 RCD 箝位电路的元件基本相同,但有一个关键的不同点,就是电容 C 内贮存的所 有能量必须在关断其间由直流电压总线提供。 在电路‘B'中,用于向箝位电容充电的电流在只有一个变 压器的回路中流动。 在‘A'电路中,能量既流经变压器,也流经初级大容量电容器。 这也就是说从供电 那里吸收到并贮存在箝位电容内的能量越多,在每一个周期内消耗的能量就越多,以保持一个稳定的箝位 电压。 由于其效率较低,这种电路通常不用作箝位电路。
但是这种电路有其他的作用,而不是用作箝位电路。 如果 RC 的时间常数较小,那么 C 在 MOSFET 开启时 间内会放电。 在关闭时,来自变压器的电流此时会立刻经过串联二极管流入到电容内。 这样电容会减缓 漏极电压的上升速度,特别是在较高的漏极电压时.此时 MOSFET 的非线性漏极电容快速地下降。 这也为 初级流动的电流提供了转换路径,这样就避免了大容量电容,直流总线及地线上电流的突然变化了。 它还 可以避免在供电干线上产生的差模噪音。 这两种特点作为从源头上降低 EMI 都是非常有用的。 这种方法 比增加昂贵的感性线滤波器要便宜,而线滤波器对效率也有重要的影响。
在低分布电容的变压器中减缓上升速度允许 MOSFET 有更多的关闭时间,从而使 MOSFET 的能量消耗降低。 电阻器 R 消耗电容器的能量,因此当 MOSFET 开通时看不到多余的能量。 但是,这种电路的主要缺点是在上升时间上要想达到 任何理想的效果都会耗能非常大,必须注意它对整体系统效率的影响, 而且要权衡其它抑制 EMI 措施的成本。