原创 飞兆半导体公司网上设计工具简单说明之五—单端反激电源的开关元件的电流和电压应力分析

在单端反激电源的设计中，开关管的选择对变换器的正常工作有着直接的关系。  我们在设计单端反激电源的时候， 就需要对电路中主要的开关管做最基本的电压和电流应力分析。

如图一所示， 一个简化的单端反激变换器由如下元件组成， 输入电容C_IN. 变压器T1， 输出整流管D1。蓝色方块里面的是包含着ESR 的输出电容的简单模型。输出负载用电阻RL来表示。M1是原端开关管。 R_CS是电流取样电阻。

Fig.1

图二描绘出了基本开关元件的电压和电流应力图。 我们假设电路运行在连续导通状态。

Fig.2

根据图二的波形，我们可以看到， 原边主开关管M1的电压应力是VIN+VO x(Np/Ns）。副边整流二极管的反向电压峰值可以达到VO+VIN x(Ns/Np）。 所以， 我们在选择电路中主要开关元件的时候， 需要考虑到变压器的变比的选择。

在实际运用中， 如图一显示， 变压器T1包含有漏感，和激磁电感。 变压器漏感的能量会和主开关管M1的节间电容发生谐振。这样， 在M1的漏极和原极产生的电压峰值，会远远大于理论分析得到的VIN+VO x(Np/Ns）。同理，在副边整流二极管反向电压也会由于漏感的谐振， 在D1上面产生比较大的谐振电压。 我们下面就针对这个做点详细的分析。

Fig.3

Fig.3

如图三所示，在实际运用中， 最大原边主开关管M1 的VDS可以被简单描绘成蓝色的波形。当副边二极管导通时候，输出电压VO会被变压器折算到原边。折算到原边的电压是VOx(Np/Ns)。Vinmax是最大输入电压。 V_OSC是漏感和M1输出电容谐振产生的谐振电压。BVDSS是M1最大漏极到源极的所能承受的电压。BVDSS必须高于三者叠加起来之合的15% 到20%，才能保证M1在系统稳态和动态运行时候， 仍然安全而没有被损坏的可能。

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