如下图所示的电路中,当开关从闭合转为断开时,由于电感电流不会突变,电压会发生骤升出现尖峰。这一尖峰电压可能导致把开关和其他电子元件击穿。

为消除尖峰,可以给电感并连一个电容,将多余的能量转移给电容充电。但是直接并联会组成 RC 并联产生谐振。
由于电感电容都是储能元件,假设刚开始是电感中有能量电容中无能量,那么电感就会向电容充电,充至能量全部耗尽时,电容再反过来给电感充电,循环往复,若都是理想元件无 ESR(等效串联电阻),电压波形会像正弦波一样震荡下去。
此处的设计只希望电感把能量转移给电容,这样的单向性容易想到二极管的单向导通,因此在电感与电容之间加入一个二极管。即构成一个由电阻 R、电容 C 和二极管 D 组成的 RCD 吸收电路。

RCD 电路主要应用在 <反激电路> 中。在反激电路中,变压器是非理想的,原边绕组中会存在无法耦合到副边的感量,称为漏感 LL。可以将电路等效为一个理想原边电感串联一个漏感。

漏感值的测量方法为:短路输入绕组,测量原边的感量。由于输入绕组短路,磁芯磁路被短路,耦合到副边的能量都被短路了,还能测量出来的电感量便是漏感。
由于电感的电流不能突变,当开关 mos 管断开时,阻抗近似无穷大,漏感上的电流 A 会形成极高的瞬时电压,导致 MOS 管击穿损坏。因此会在原边电感并联 RCD 吸收电路,如下图所示。

当 MOS 导通时,漏极接地,变压器原边两端形成压差,电流线性上升,同时漏感串联在电路内,电流也线性上升。
当 MOS 由导通变为关闭,变压器储存的能量转到副边,而漏感的能量无法转移到副边。漏感电流方向不变(从右到左),而 MOS 已经断开(可以看做阻值无限大)漏极的电压逐渐升高。当升高到 311+0.7V,D1 就会导通给 C1 充电。

同时由于副边的反射电压,会在输入电压和反射电压叠加形成 MOS 的电压平台,漏感尖峰叠加在 MOS 平台电压之上。当 MOS 漏极电压比 C1 的下面的电压高 0.7V 时,二极管就会导通,漏感存储的电流流向 C1,C1 的电压逐渐升高,直到漏感能量完全释放完。

漏感能力释放完之后,MOS 漏极的电压下降到平台电压,二极管截至。直到下一个周期 MOS 管导通再关闭的时候,漏感尖峰比 C1 电压高了才能重新导通。在重新导通之前,C1 上面的电压会被 R1 消耗,逐渐下降。直到下一个周期漏感尖峰电压重新充电。如此反复。

- 漏感尖峰电压会被 RCD 吸收,漏感能量一定,电容越大,电容充电的电压就越低,吸收能力就越强,MOS 漏极的电压就越低。
- 在漏感能力释放完之后(这个过程一般只有一个周期的 3% 时间),是要通过 R1 释放掉电容吸收的能量的,把电容的电压降下来方便下一次漏感尖峰来之前再进行吸收。
- 电容容量和电阻需要合理搭配,容量足够即可,足够能吸收漏感尖峰电压,不至于超过 MOS 耐压。电阻需要足够小,小到在放电阶段把电容电压下降到 MOS 的电压平台。但是不能下降到低于电压平台,否则就会把电压平台和母线电压之间的能量也吸收释放掉。
| 变量 | 公式 | 注释 |
| τ 时间常数 | τ=RC | R 在充电是电容 ESR+PCB 线抗 + 二极管阻抗,放电时是 R1 ,C 是 C1 |
| 电容充电时的电压变化 Uc | Uc=U×[1-e(-t/τ)] | Uc 是电容电压,U 是漏感在 MOS 漏极形成的电压,e=2.71828 |
| 电容放电时的电压变化 Uc’ | Uc’=Uo×e(-t/τ) | Uo 是放电前电容两端电压 |
| 漏感储能公式 | W=1/2LI² | |
| R1 的功耗 | R1 应该全部吸收掉漏感能量 |
设计 RCD 缓冲电路时,预先设定缓冲电容器电压 (Vcsn) 和反射电压 (VR),VR 是次级输出绕组通过变压器匝比的反射电压。
当 MOSFET 关断时,Lk 电流保持初始方向,忽略流向 Coss 的电流,假设全部电流流向 Csn,相当于电感器与电压源串联,为电容器充电。
由公式 1 计算出漏感的放电时间 t。由公式 2 算出 Lk 对 Csn 的充电功率 Plk,进入电容器的电能要被电阻 Rsn 消耗,Prsn 由公式 3 得到。




确定 VCsn 和 Vr 后,通过公式 4 计算 Rsn 的值,选择一个开关周期放电后的最小可接受 Csn (Vl) 值。VL 应始终高于 (Vin+Vr),VH 为 Vcsn 的初始值。

Dsn 选用快速二极管,注意二极管的耐压要大于等于 MOSFET 的耐压,1A 的二极管可至少满足 100W 的反激。正常情况下, Trr 为 500nS 的 Dsn 可满足数十瓦的反激功率。如果开关频率高,且散热条件差,应当使用超快速二极管,Trr 要小于 100nS。如选用慢管则只适用于小功率,建议小于 10W。