第 30 卷 第 33 期 中 国 电 机 工 程 学 报 Vol.30 No.33 Nov.25, 2010
2010 年 11 月 25 日 Proceedings of the CSEE ©2010 Chin.Soc.for Elec.Eng. 9
文章编号：0258-8013 (2010) 33-0009-07 中图分类号：TM 464 文献标志码：A 学科分类号：470·40
RCD 钳位反激变换器的回馈能耗分析及设计考虑
刘树林，曹晓生，马一博
（西安科技大学电气与控制工程学院，陕西省 西安市 710054）
Design and Analysis on Feedback Energy Loss of RCD Clamping Flyback Converters
LIU Shulin, CAO Xiaosheng, MA Yibo
(School of Electircal and Control Engineering, Xi’an University of Science & Technology, Xi’an 710054, Shaanxi Province, China)
ABSTRACT: The energy transfer process of the flyback
converter with RCD clamp circuit was analyzed. It was
concluded that the clamp voltage (U
C
) of the clamp capacitor
must be higher than the feedback voltage (U
f
) to avoid too
much energy loss resulted from the feedback voltage providing
energy to the RCD clamp circuit during the period of switch
turn-off. The expression of the feedback energy (W
f
) generated
by the feedback voltage (U
f
) was deduced. It was indicated that
W
f
decreases with the increment of U
C
, moreover, the total
energy loss caused by the RCD clamp circuit is equal to the
summation of W
f
and W
lk
, the energy from the leakage inductor.
Let W
f
=W
lk
, the critical clamp voltage of the clamp capacitor,
U
CK
=2.6U
f
, can be obtained. On this basis, the design methods
for the element parameters of the RCD clamp circuit were
proposed. The validity of the theoretical analysis and the
feasibility of the proposed design methods were verified with
the simulation and experimental results.
KEY WORDS: flyback converter; RCD clamp circuit;
feedback voltage; feedback energy
; critical clamp voltage
摘要：对 RCD 钳位反激变换器的能量传输过程进行深入分
析，指出为避免反馈电压 U
f
在整个开关管关断期间向 RCD
钳位电路提供能量而增大能耗，钳位电容电压 U
C
必须大于
U
f
；推导得出反馈电压产生的回馈能量 W
f
的解析表达式，
并指出 W
f
随着 U
C
的增加而减小，且 RCD 钳位电路的总能
耗等于 W
f
与变压器漏感储能 W
lk
之和。令 W
lk
与 W
f
相等，
得出钳位电容的临界钳位电压 U
CK
=2.6
U
f
，并指出当 U
C
大
于 U
CK
时，回馈电压产生的能量将小于 W
lk
，并以此作为确
定钳位电容电压 U
C
的依据，得出 RCD 钳位电路元件参数
的设计方法。给出实例，通过仿真和实验结果，验证了理论
分析的正确性和设计方法的可行性。
基金项目：国家自然科学基金项目(50977077)；国家科技部专项
(2009GJG00020)。
Project Supported by National Natural Science Foundation of China
(50977077); Project Supported by Special Foundation of ministry of science
and technology (2009GJG00020).
关键词：反激变换器；RCD 钳位电路；反馈电压；回馈能
量；临界钳位电压
0 引言
反激变换器无需输出滤波电感和续流二极管，
易于实现多路输出，具有体积小、成本低、可靠性
高等特点，在中小功率领域得到广泛应用
[1]
，特别
适合用作各类控制系统的辅助电源。但是，由于变
压器漏感的存在，反激变换器在开关管关断瞬间会
产生很大的尖峰电压，使得开关管承受较高的电压
应力，甚至可能导致开关管损坏
[2-3]
。因此，为确保
反激变换器安全可靠工作，必须引入钳位电路吸收
漏感能量。钳位电路可分为有源
[4-8]
和无源
[9-13]
钳位
电路两类，其中无源钳位电路因不需控制和驱动电
路而被广泛应用。在无源钳位电路中，RCD 钳位电
路因结构简单、体积小、成本低而倍受青睐
[14-15]
。
文献[16]分析了变压器寄生参数对反激变换器
的影响，并提出了通过对变压器绕组方法的改进和
绕组位置布局的优化可减小漏感，从而抑制漏感尖
峰；文献[17]根据经验来设计 RCD 钳位电路，即从
已确定的印制电路板、变压器、功率开关以及整流
器的参数来构建钳位电路雏形；文献[18-19]采用的
设计方法也是只考虑了对变压器原边漏感能量的
吸收。但理论分析和实验结果都表明：在 RCD 钳
位反激变换器的反激期间，除了漏感外，反馈电压
也会向 RCD 钳位电路提供能量，而传统的分析和
设计方法未能对反馈电压产生的回馈能耗进行深
入研究，使得应用传统知识设计得到的钳位电阻和
电容难以充分吸收漏感能量。因此，要使 RCD 钳
位电路有效起到钳位作用，除了考虑变压器漏感的
影响外，还必须考虑到变压器副边反馈电压产生的
回馈能耗。
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