【选型】使用SiC-MOSFET的隔离型准谐振转换器的设计案例之缓冲电路主要相关部件选型

时间： 2020-01-17 来源：ROHM

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本文是使用ROHM 电源IC BD7682FJ和1700V SiC-MOSFET SCT2H12NZ设计的隔离型准谐振AC/DC转换器示例介绍内容的其中一篇，主要讲述该电源电路中常用的缓冲电路的组成元器件和常数。

什么是缓冲电路

缓冲电路是抑制浪涌的电路。在本例中是为了抑制输入浪涌而设置在输入端，其实也可用于输出端。由于输入连接于变压器的一次侧，所以受变压器的漏电感影响，当MOSFET从ON变为OFF的瞬间，将产生较大的浪涌电压（尖峰噪声）。这种浪涌电压施加在MOSFET的漏极－源极之间，因此如果产生的浪涌电压超过MOSFET的耐压，可能会造成MOSFET损坏。为了防止MOSFET损坏，插入由RCD（电阻、电容、二极管）组成的缓冲电路以抑制浪涌电压。由于大多数情况下都会产生这种浪涌，因此建议在设计之初就设置缓冲电路。

缓冲电路：Rsnubber1、Csnubber1、及D13、D14、D15、D16

在本例中使用的缓冲电路，由电阻Rsnubber1、电容Csnubber1、以及二极管D13、D14、D15、D16组成，只要去掉D15和D16就是典型的RCD缓冲电路。首先来确定钳位电压和钳位纹波电压，并按R、C、D的顺序确定常数。

1）钳位电压（Vclamp）、钳位纹波电压（Vripple）

钳位电压需要根据MOSFET的耐压考虑到余量来决定。余量取20%。

Vclamp＝1700V×0.8＝1360V

钳位纹波电压（Vripple）定为50V左右。

2）电阻Rsnubber1

Rsnubber1的选型需要满足以下条件。

这里设漏电感Lleak＝Lp×10%＝1750µH×10%＝175µH，

利用下列公式计算Po=25W、VIN(max)＝900V时的Ip和fsw。

根据上述计算：

fsw从161kHz变为120kHz的原因与以前介绍的一样，因为电源IC的最大开关频率为120kHz。Rsnubber1是比计算结果253kΩ小的值，因此定为200kΩ。

Rsnubber1的损耗P_Rsnubber1可利用以下公式进行计算。

考虑到余量，定为2W以上。最终Rsnubber1采用2W、200kΩ的电阻。

3）Csnubbe1
Csnubber1的电容量通过下列公式计算。

由于容量要大于1607pF，所以选择2200pF。

施加于Csnubber1的电压为从Vclamp减去VIN(MAX)后的电压，即1360V－900＝460V，因此考虑到余量，Csnubber1的耐压定为600V以上。最终选用2200pF、2kV、10%、X7R、1210封装的陶瓷电容。

4）D13、D14
4个二极管中，D13和D14使用快速恢复二极管。耐压选择MOSFET的Vds(max)＝1700V以上的电压。此次串联使用2个通用的UF4007（1000V、1A）。

由于浪涌电压不仅受变压器的漏电感影响，还受PCB板薄膜布线的寄生分量影响，因此需要在组装于实际PCB板中的状态下确认Vds，并根据实际的电压调整缓冲电路。

5）D15、D16
这些二极管是TVS（瞬态电压抑制）二极管，是浪涌吸收元件。当需要获得更优异的保护性能时，可添加TVS来吸收瞬态尖峰噪声。通过确认MOSFET开关时的波形来决定是否使用。施加于这部分的计算值电压与施加于Csnubber1的电压相同，均为460V，因此串联使用2个钳位电压274V的1.5KE200A二极管，来吸收超出的瞬态电压。

关键要点：

・为了抑制输入中的变压器漏电感引发的浪涌，可添加缓冲电路。

・缓冲电路基本上采用RCD型电路，要想获得更优异的保护性能，可添加TVS二极管。

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使用SiC-MOSFET的隔离型准谐振转换器实例

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Frequency Reduction Function

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Over Current Detection Voltage (typ.)[V]

Dynamic Over Current Detection

Temperature (Min.)[°C]

Temperature (Max.)[°C]

Frequency Reduction Function

External

0.78

Dynamic Over Current Detection

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产品型号	品类	Grade	Controller Type	Vin1 (Min.)[V]	Vin1 (Max.)[V]	BR PIN	Temperature (Min.)[°C]	Temperature (Max.)[°C]	Package
BD7695FJ	AC/DC转换器	Standard	PFC	12V	38V	BR PIN	-40℃	105℃	SOP-J8

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