反激电源的RCD吸收回路设计

1. 核心问题：为什么需要钳位？

要理解RCD钳位，首先要明白它要解决什么问题。

在反激式电源中，当主开关管（通常是MOSFET）关闭时，会发生两件事：

1. 理想情况（磁化电流）：变压器初级绕组的磁化能量通过磁场耦合，传递到次级绕组，由次级整流二极管输出给负载。这是我们期望的。

2. 非理想情况（漏感能量）：由于变压器初级和次级绕组不可能100%耦合，存在漏感。漏感中储存的能量无法传递到次级。

当MOSFET关闭时，漏感中的电流会突然被切断。根据电感公式 V = L * di/dt，电流的急剧变化（di/dt 极大）会在漏感上产生一个非常高的反向电动势（电压尖峰）。

这个电压尖峰会与输入的直流电压、以及变压器初级绕组自身的感应电压叠加在一起，施加在MOSFET的漏极（Drain） 上。如果不加以控制，这个尖峰电压很容易就会超过MOSFET的最大耐压（Vds max），从而导致MOSFET被击穿损坏。

RCD钳位电路的根本目的，就是为这个由漏感产生的危险电压尖峰提供一个安全的泄放通路，吸收其能量，从而保护主开关管。

---

2. RCD钳位电路的组成

RCD钳位电路由三个元件组成，并联在变压器的初级绕组两端（或者说并联在MOSFET的漏极和源极之间）：

• R（电阻）：消耗能量的主角。

• C（电容）：吸收能量，利用电容电压不能突变的特性来钳制电压。

• D（二极管）：提供单向通路，确保能量只能流向RCD网络，而不会反向流动。

---

3. 详细工作原理（分阶段）

我们结合MOSFET的开关状态来分析：

a) MOSFET导通阶段（Ton）

• MOSFET开通，初级绕组上有输入电压 Vin，电流线性上升，电能转化为磁能存储在变压器（包括励磁电感和漏感）中。

• 此时，初级绕组同名端为负，异名端为正。钳位二极管D的阴极电压高，阳极电压低，因此二极管D处于反向偏置，截止状态。

• RCD电路在此阶段不工作，电容C上的电压 Vclamp 基本保持不变。

b) MOSFET关断瞬间（Toff）

• MOSFET突然关断，初级绕组电流企图突变。

• 励磁电感的主要能量通过磁场耦合使次级二极管导通，向负载供电。

• 但漏感的能量无法耦合到次级，它会产生一个极高的反向电压尖峰，其极性是：初级绕组异名端为负，同名端为正（与导通时相反）。