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反激开关电源DCM波形分析

2022-8-23 10:39| 发布者: 闪电| 查看: 1| 评论: 0

摘要: 反激开关电源DCM波形分析Flyback Power有两种工作模式:CCMDCM1、CCM(ContinuousConductionMode),连续导通模式:在一个开关周期内,电感电流从不会到0。或者说电感从不“复位”,意味着在开关周期内电感磁通从不回 ...

反激开关电源DCM波形分析

Flyback Power有两种工作模式:CCM&DCM

1、CCM(ContinuousConductionMode),连续导通模式:在一个开关周期内,电感电流从不会到0。或者说电感从不“复位”,意味着在开关周期内电感磁通从不回到0,功率管闭合时,线圈中还有电流流过。

2、DCM,(DiscontinuousConductionMode)非连续导通模式:在开关周期内,电感电流总会会到0,意味着电感被适当地“复位”,即功率开关闭合时,电感电流为零。

 

变压器初级电流,CCM模式是梯形波,而DCM模式是三角波。

次级整流管电流波形,CCM模式是梯形波,DCM模式是三角波。

原边Flyback MOS的Vds波形,CCM模式,在下一个周期开通前,Vds一直维持在Vin+Vf的平台上。而DCM模式,在下一个周期开通前,Vds会从Vin+Vf这个平台降下来发生阻尼振荡。(Vf次级反射到原边电压)。因此我们就可以很容易从波形上看出来反激电源是工作在CCM还是DCM状态。

 

DCM 模式中波形分析

(1).由波形可知,谷底导通,Gate驱动打开,原边电流线性上升,电流上升斜率di/dt=Vin/Lp


(2) 在实际MOS关断的时候,Vds的波形显示,MOS上的电压远超过Vin+Vf,这是因为,变压器的初级有漏感。漏感的能量是不会通过磁芯耦合到次级的。那么MOS关断过程中,漏感电流也是不能突变的。漏感的电流变化也会产生感应电动势,这个感应电动势因为无法被次级耦合而箝位,电压会冲的很高。那么为了避免MOS被电压击穿而损坏,所以我们在初级侧加了一个RCD吸收缓冲电路,把漏感能量先储存在电容里,然后通过R消耗掉。


(3). 当次级电感电流降到了零。这意味着磁芯中的能量已经完全释放了。那么因为二管电流降到了零,二极管也就自动截止了,次级相当于开路状态,输出电压不再反射回初级了。由于此时MOS的Vds电压高于输入电压,所以在电压差的作用下,MOS的结电容和初级电感发生谐振。谐振电流给MOS的结电容放电。Vds电压开始下降,经过1/4之一个谐振周期后又开始上升。由于RCD箝位电路以及其它寄生电阻的存在,这个振荡是个阻尼振荡,幅度越来越小。



(4).MOS关断,MOS的结电容和初级电感发生谐振,在谷底时MOS又开始导通。



(五)次级输出电压Vs,Is,Vds

不管是在CCM模式还是DCM模式,在mosfet开通on时刻,变压器副边都有震荡。主要原因是初次及之间的漏感+输出肖特基(或快恢复)结电容+输出电容谐振引起,在CCM模式下与肖特基的反向恢复电流也一些关系。故一般在输出肖特基上并联-一个RC来吸收,使肖特基应力减小。

不管是在CCM模式还是DCM模式,在mosfet关断off时刻,变压器副边电流IS波形都有一些震荡。主要原因是次级电感+肖特基接电容+输出电容之间的谐振造成的。




(六)  RCD吸收电路对Vds的影响

在MOS关断的时候,Vds的波形显示,MOS上的电压远超过Vin+Vf!这是因为,变压器的初级有漏感。漏感的能量是不会通过磁芯耦合到次级的。那么MOS关断过程中,漏感电流也是不能突变的。漏感的电流变化也会产生感应电动势,这个感应电动势因为无法被次级耦合而箝位,电压会冲的很高。那么为了避免MOS被电压击穿而损坏,所以我们在初级侧加了一个RCD吸收缓冲电路,把漏感能量先储存在电容里,然后通过R消耗掉。

加RCD前后的波形如下



(7) Vgs波形

为使mosfet在开通时间的上升沿比较陡,进而提高效率。在布线时驱动信号尽量通过双线接到mosfet的G、S端,同时连接尽量短些。


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