當我們談論反激電路時,注意力往往集中在mosfet導通的那一刻。但事實上,MOSFET的關斷,才是整個反激電路能量傳遞和電壓變換的真正起點與核心。理解這一刻發生的故事,是徹底讀懂反激拓撲的關鍵。
一、 導通與關斷:一場默契的“能量接力賽”
首先,我們簡單回顧一下反激電路的基本工作流程:
MOSFET導通時:初級繞組通電,電流線性上升,電能以磁場能的形式“儲存”在變壓器(更準確地說是耦合電感)中。此時,由于次級繞組極性相反,輸出二極管處于反向偏置而截止,負載由輸出電容供電。此時,能量只存不放。
MOSFET關斷時:這才是戲劇性轉變的開始。一旦MOSFET關斷,初級回路被切斷。根據楞次定律,變壓器所有繞組的感應電動勢會立即反向。這個動作,如同按下了一個能量釋放的開關。
二、 MOSFET關斷時的三大核心作用
那么,在關斷的瞬間,MOSFET究竟扮演了哪些關鍵角色呢?
1. 觸發能量傳遞,實現“能量搬運”
這是最根本的作用。關斷行為本身,切斷了初級繞組的電流通路,迫使儲存在變壓器中的磁場能無法維持,必須尋找新的釋放路徑。此時,次級繞組的感應電動勢變為“上正下負”,輸出二極管正向偏置而導通。磁場能通過次級繞組和二極管,向輸出電容和負載釋放,轉化為電能。可以說,沒有MOSFET的“關”,就沒有能量的“放”。
2. 塑造電路工作模式(DCM與CCM)
MOSFET關斷的時機和持續時間,直接決定了電路工作在連續導通模式(CCM)還是斷續導通模式(DCM)。
在DCM下:MOSFET會在次級繞組電流下降到零之后才再次導通。這意味著在關斷期間,所有儲存的能量都被完全釋放。
在CCM下:MOSFET在次級電流尚未降至零時便再次導通。這意味著關斷時間不足以釋放全部能量,變壓器中始終存在“殘留”能量。
設計者通過控制MOSFET的關斷時間(即占空比),可以靈活地選擇工作模式,以在效率、體積和成本之間取得最佳平衡。
3. 承受電壓應力,保障系統安全
關斷瞬間,由于變壓器漏感的存在,會產生遠高于輸入電壓的尖峰電壓(Vpk)。這個電壓與輸入電壓(Vin)、反射電壓(Vor)一起疊加在MOSFET的漏極上,形成巨大的電壓應力:Vds = Vin + Vor + Vpk。
因此,MOSFET在關斷時必須能夠承受這個高壓。為了保護MOSFET,通常需要設計RCD鉗位電路或其它吸收電路,來消耗漏感能量,抑制電壓尖峰。MOSFET的關斷過程,是其承受最嚴酷電氣應力的時刻,也是電路可靠性設計的重中之重。
三、 總結:從“開關”到“核心調度”
總而言之,反激電路中的MOSFET,絕不是一個簡單的開關。其關斷動作,是一個承上啟下的核心節點:
它標志著儲能階段的結束和釋能階段的開始。
它通過關斷時長,定義了電路的工作模式。
它自身承受著最高的電壓應力,是系統安全的生命線。
因此,深入理解MOSFET關斷時的作用,不僅是讀懂反激電路的鑰匙,更是進行高效、可靠電源設計的基石。下一次當你分析反激電路時,請多關注那個“沉默”的關斷期,那里正上演著能量傳遞最精彩的戲碼。
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