在硬開關(guān)電路中變壓器中的漏感是一個(gè)不利的因素，電源工作時(shí)漏感上儲(chǔ)存的能量不能傳遞到次級(jí)只能在初級(jí)被吸收掉（損耗掉）。最簡(jiǎn)單的吸收電路是RCD吸收電路如圖1。

 圖1 RCD吸收電路

 

RCD吸收電路是按照滿載狀態(tài)來設(shè)計(jì)要能夠吸收掉滿載時(shí)候的漏感能量，當(dāng)輕載的時(shí)候漏感的能量比較小但RCD電路參數(shù)已經(jīng)固定了此時(shí)的參數(shù)相對(duì)于此時(shí)的工作狀態(tài)不是最佳導(dǎo)致?lián)p耗增加效率降低。

 

比較理想的是用一個(gè)可變電阻替代吸收電路根據(jù)負(fù)載狀態(tài)自動(dòng)的調(diào)節(jié)阻值滿足輕重載時(shí)的不同需求，這在實(shí)際應(yīng)用中是用的TVS管替代RCD中的R和C。

 圖2 TVS吸收電路

 

TVS管吸收缺點(diǎn)是成本高了些。

 

一種能達(dá)到TVS管同樣效果而又低成本的方法如下圖3。

圖3 低成本MOS管吸收

 

這里也用到了一個(gè)TVS管，這個(gè)TVS管是信號(hào)級(jí)的工作原理是當(dāng)開關(guān)管的漏極電壓超過了TVS管的擊穿電壓后TVS管導(dǎo)通并對(duì)MOS開關(guān)管的柵極充電，MOS管進(jìn)入線性工作區(qū)拉低漏極電壓。當(dāng)漏極電壓低壓TVS管擊穿電壓時(shí)TVS管關(guān)閉，電路恢復(fù)正常。這里是將漏感的能量消耗在MOS管上，在設(shè)計(jì)MOS管功耗散熱時(shí)需要把這部分損耗考慮進(jìn)去。電路只用了一個(gè)信號(hào)級(jí)的TVS管成本上很有優(yōu)勢(shì)。

 

圖3這個(gè)電路對(duì)TVS管的性能和驅(qū)動(dòng)電阻選值有要求，是否可行還需驗(yàn)證。還有一種不需TVS管的方法如圖4。

圖4 線性穩(wěn)壓MOS吸收

 

圖4的原理同圖3是一樣的實(shí)現(xiàn)的可行性更高些，當(dāng)PWM開的時(shí)候綠色通道為高電平MOS管導(dǎo)通Vds為低電平運(yùn)放輸出零，紅色通道不影響電路。當(dāng)PWM關(guān)時(shí)綠色通道為零電平，Vds電壓升高當(dāng)高于參考電壓Vref時(shí)運(yùn)放輸出模擬電壓，這個(gè)模擬電壓驅(qū)動(dòng)MOS管線性打開直到Vds低于參考電壓Vref。單看運(yùn)放、紅色通道、開關(guān)管這個(gè)環(huán)路其實(shí)就是一個(gè)基本的線性穩(wěn)壓電路。如果將運(yùn)放和加法器集成到控制IC中或者采用其它控制方法，成本應(yīng)當(dāng)是可以接受。

 

總結(jié)一下這種方法優(yōu)點(diǎn)，電路更簡(jiǎn)潔，如果采用集成IC，吸收電路這個(gè)地方無需任何附件。兼容輕重負(fù)載，具有TVS管的優(yōu)點(diǎn)輕載時(shí)效率也高。省掉一個(gè)發(fā)熱元件，吸收的能量都通過MOS管消耗掉，公用MOS管上的一個(gè)散熱片?？梢蕴岣叩蛪狠斎霑r(shí)的效率。還有就是成本低。

下面的是對(duì)圖4做的仿真

圖5 線性穩(wěn)壓MOS吸收波形

 

圖5中MOS管的源漏電壓V_ds有一個(gè)很窄的尖峰，原因大概是穩(wěn)壓環(huán)路跟不上電壓V_ds的變化速度。試過將柵極電壓下降沿調(diào)緩（減緩V_ds的上升速度）可以抑制住V_ds的窄尖峰不過會(huì)增加功耗影響效率。

 

為了消掉這個(gè)窄尖峰又把RCD電路加了上去，這個(gè)窄尖峰能量不多只需小功率的RCD吸收即可，下圖是只加RCD電路無線性穩(wěn)壓吸收的波形圖

 圖6 只有小功率RCD吸收電路的波形

 

因?yàn)镽CD吸收功率小不足以吸收掉漏感的能量所以MOS管的漏極電壓升的很高。同樣這個(gè)RCD吸收電路再增加線性穩(wěn)壓吸收后的波形如圖7

圖7 加入小功率RCD的線性穩(wěn)壓吸收波形

 

線性穩(wěn)壓吸收的基準(zhǔn)設(shè)置的是550V圖中的MOS管電壓也被限制在550V，圖中的柵極電壓紅圈處可見MOS管在此區(qū)間工作于線性區(qū)因MOS管電壓被鉗位在550V所以此區(qū)間主要吸收的是漏感能量。