规划开关形式电源时，最费事的部件是RCD缓冲器。规划RCD缓冲器的传统办法没有主开关的关断瞬态期间的具体阐明。因而，传统办法规划中的规划等式也不完全正确。本文将介绍规划和剖析反激式转换器的RCD缓冲器的新办法。谐振坐标供给了一个了解主开关关断瞬态期间的简略办法，并有助于轻松规划和剖析RCD缓冲器。
1. 导言
从商业上讲，反激式转换器因结构简略、尺度紧凑、重量轻和本钱低而得到广泛运用。可是它的主开关履行硬开关操作，导致主开关上有较高的电压尖峰和振动。主开关的电压应力视电压尖峰巨细而添加。为削减电压尖峰以便运用更低本钱的低额外电压的MOSFET，最广泛的办法是RCD缓冲器网络。即便缓冲器电压随缓冲器电阻下降而下降，但缓冲器网络上的功耗添加，导致总体系功率下降。因而，RCD缓冲器网络应优化以一起契合主开关电压应力和总体系功率两个要求。
本文将先介绍由主变压器的漏电感而发生的电压尖峰的传统剖析。将介绍描绘关断瞬态期间的简略办法用于进一步剖析。缓冲器电流将在缓冲器坐标中剖析，以便供给更具体的规划等式。
2. RCD缓冲器规划和剖析
2.1 RCD缓冲器规划的一般办法
图1显现具有RCD缓冲器的传统反激式转换器。
图1：传统反激式转换器
RCD缓冲器电路用于箝位由漏电感Llk和主开关漏极至源极的电容CDS之间的谐振导致的电压尖峰。有多种假定来描绘作业原理以规划RCD缓冲器，如下所示：
(1) Vsn》nVout和Vsn由于较大的Csn而简直稳定：
(2) CDS=COSS+CTRANS，不管vDS(t)怎么都稳定：
(3)当主开关Q1封闭时，无次级端漏电感，因而iDS(t)可瞬时传输至次级端二极管电流iD1(t)，其间Csn是缓冲器电容，CDS是主开关漏极和源极之间的有用电容，COSS是MOSFET的输出电容，CTRANS是变压器一次电路端子之间的有用电容，vDS(t)是主开关间的电压，iDS(t)是流过主开关的电流，而Q1是主开关。
图2显现缓冲器二极管传导时的等效电路。
图2：缓冲器二极管接通期间的等效电路
当开关Q1封闭时，主电流对Q1的COSS充电(一起对变压器的CTRANS放电)。当COSS被充电至Vin+nVout时，次级端二极管接通，能量传输至次级端，而且对COSS继续充电，由于漏电感Llk仍有一些剩下能量。当Q1的vDS(t)添加至Vin+Vsn，缓冲器二极管Dsn接通，vDS(t)箝位在Vin+Vsn。当Dsn传导时，Llk上的电压为Vsn-nVout，这样Dsn(ts)的导通时刻可获取如下：
(1)
其间Ipeak是封闭开关Q1之前的峰值漏极电流。有两种办法核算缓冲器网络中的功耗(Psn);经过Dsn供给的电源和Rsn中的功耗，如下所示：
(2)
其间fsw是反激式转换器的开关频率。因而，缓冲器电阻Rsn可由下列等式取得：
(3)
这是查找缓冲器电阻Rsn的传统办法。可是，L-C谐振几步后，峰值漏极电流Ipeak被下降了一些。因而，等式(3)或许误导被过度规划的体系。
让咱们运用谐振坐标得出实践峰值漏极电流，以防止鄙人一节过度规划RCD缓冲器。
2.2 谐振坐标中的RCD缓冲器规划和剖析
本节将运用谐振坐标规划RCD缓冲器。仅规划缓冲器时，无需剖析整个反激式操作形式。图3显现每个形式的等效电路，图4显现反激式转换器中的开关MOSFET的vDS(t)。
图3：封闭主开关后显现的每个形式的等效电路(按次序依次为形式1至4)
图4：封闭开关后的vDS(t)
在形式1中，电感(Llk和Lm)中的电流对CDS充电，直至其电压到达Vin+nVout，其间Lm是变压器的磁化电导。在t1，次级二极管接通，而且磁化电导的两头箝位在反映的输出电压nVout上。在形式2中，经过CDS和Llk之间的谐振，CDS上的电压添加到Vin+Vsn，然后接通缓冲器二极管。因而，漏极电压箝位在Vin+Vsn(在形式3期间)。CDS和Llk之间的谐振由于减幅如形式2相同在形式4中康复。
当电感和电容与DC电压源(Vdc)串联谐振时，%&&&&&%上的电压和经过电感的电流可制作在一个平面中。在平面上，X轴是电压，Y轴是电流。假如将L- C回路的特性阻抗乘以Y轴而使两个轴的单位相同，电压和电流的轨道将显现一个圆，圆的原点在(Vdc， 0)，半径为起点和原点之间的长度。运用这种图形办法来了解谐振，就很简单找到图4中t2的实践峰值漏极电流。在形式1~4期间，iDS(t)和 vDS(t)制作在谐振坐标中，如图5所示。
图5：谐振坐标中的形式剖析
形式1中是圆，圆的原点在(Vin，0)，起点在(0，ZmIpeak)。它一向继续到vDS(t)到达Vin+nVout，如图4中所示。依据图5的形式1，圆的等式如下：
(4)
其间Zm是Lm+Llk和CDS、√((Lm+Llk)/CDS)的特性阻抗。
形式2中是椭圆，椭圆的原点在(Vin+nVout，0)，起点在(A， B)。经过坐标映射，圆变成椭圆，由于特性阻抗从√((Lm+Llk)/CDS)变为√(Llk/CDS)。依据图5的形式2，椭圆的等式如下：
(5)
缓冲器二极管在形式2的结尾接通，即点(C，D)。因而，当缓冲器二极管接通时实践峰值电流为D/Zm，即D/√((Lm+Llk)/CDS)。依据等式(4)和(5)，实践峰值电流Ipk，sn如下：
(6)
应在等式(3)中运用Ipk，sn而非Ipeak，以取得更准确的Rsn。
通常情况下，依据Ipeak近似值挑选Rsn，相应地Rsn是一个过度规划的值，由于Psn被高估。运用Ipk，sn，咱们能够得到一个更准确、更小的Psn估计值，因而Rsn也更大。
3. 定论
咱们能够运用谐振坐标找到准确的缓冲器峰值电流。依据等式(3)和(6)，Llk、Ipk，sn和fsw应减小，而CDS应添加，以削减缓冲器丢失。但这或许会带来一些副作用，如更高的开关损耗、更大尺度的变压器等等。因而，在规划时有必要考虑到一切要素。本文中供给的准确等式将协助体系规划人员轻松规划RCD缓冲器。
