绝缘型反激式转换器电路设计之主要部件的选定－CIN和缓冲

本节将说明输入配置的输入电容器C1和缓冲电路。

这里所提到的输入，是指二极管桥式整流AC电压后，再转换成DC高电压。如同下方电路图，输入电容器C1和缓冲电路R4 、C3 、D3，是变压器T1的一次电压线和桥式二极管的整流电压相接。

输入电容器 C1

输入电容器CIN和C1 450V/100μF相接。该电容器主要工作有2个，会在输入电压瞬间降低、关断时发挥功效。
 
第1个作用发生在AC输入瞬断时。在输入电压全无时，经由充电至C1的电荷，于短时间内供应功率。第2个作用为开关用晶体管MOSFET，非常快速地ON/OFF大电流时，如果输入的响应跟不上或输入阻抗高时，造成输入电压短时间下降，将经由C1补足电压。不论何者，当输入电压低于必要电压时，理所当然输出电压会发生异常，造成供电电路的工作出现问题。虽非完全解决，但C1至少能减轻此类问题。

以下表所示的数值为基准，决定输入电容器 C1的电容值。将设计规格数值代入公式内，计算出Pout：

Pout＝12V×3A＝36W
C1＝2×36W＝72μF ⇒为100μF。

上方表格的系数是以全波整流时为标准。会因为条件不同，瞬断时的输入保持时间等规格，而必须调整电容器。
 
C1耐压以输入AC电压的峰值为基准。为264VAC时：

264V×√2＝264×1.41＝372V ⇒ 400V以上。
 
因此C1选择100μF、450V。就电容器的种类而言，几乎都是使用电解电容器。
 
缓冲电路 R4 、C3 、D3
 
和电路图输入线路、MOSFET相接的电阻R4、电容器C3 、二极管D3，组成所谓的缓冲电路。
 
反激方式中，由于变压器铁芯间有间距，会造成磁漏现象，产生漏电感。开关电流同样会流过此漏电感并蓄积电能，但因未与其他线圈结合，因此不会移转功率并产生浪涌电压电压，施加在MOSFET的漏极-源极之间。产生的浪涌电压超过MOSFET耐压值时，可能会造成MOSFET遭到破坏。为了防止MOSFET遭到破坏而设定插入缓冲电路，以抑制浪涌电压。关于缓冲电路的详细内容请参照“绝缘型反激式转换器的基础：反激式转换器的工作和缓冲”的项目。

建立缓冲电路时，将依1）箝位电压和箝位纹波电压、2）R4 、3）C3、4）D3的顺序决定好。
 
1）箝位电压（Vclamp）、箝位纹波电压（Vripple）的决定

箝位电压如同其名，是强行压制浪涌箝位电压。考虑MOSFET的耐压的余量做出决定。选定MOSFET为800V耐压品。余量为20%。箝位纹波电压（Vripple）则是根据经验法测，预估50V左右。

Vclamp＝800V×0.8＝640V
Vripple＝50V
 
2）R4的决定

经由下列公式决定R4。



漏电感值Lleak为一次电感值Lp的10%时：Lleak＝Lp×10%＝249μH×10%＝25μH

将变压器设计等阶段所算出的各项数值代入公式内：



R4必须比该数值小，所以R4＝75kΩ 。

决定R4的数值为75kΩ，所以R4的损耗设定为P_R4。能够经由下列公式计算P_R4。
 

 
3）C3的决定

经由下列公式算出C3。
 


根据施加在C3的电压算出耐压为：640V－264×1.41＝268V ⇒ 取余量，为400V以上。
 
4) D3的决定

二极管必须具备高速特性，因此使用快速恢复二极管。耐压选择MOSFET的Vds（max）以上的电压。电路图则是选择800V的规格品。
 
因而，决定好了缓冲电路的电阻R4、电容器C3 、二极管D3。最后，由于浪涌电压除了变压器的漏电感值外，也会对基板配线的寄生电感值的造成影响，因此组装在基板上的状态，确认Vds电压，并在必要时调整缓冲电路。
 
缓冲电路是反激式转换器中，非常基本且必要的电路，因此请重复实机确认、评估等，借此理解其工作原理和效果。