反激式拓扑(图1A)可为功率高达100W的高输出电压的多个输出电源节省大量成本和空间。这种拓扑结构使用变压器，它本质上是一个在同一磁芯上具有多个绕组的耦合电感。反激拓扑通过在电源开关接通时间将能量存储在变压器中并在断开时间将此能量传输到输出来操作。能量存储在与变压器铁心串联的非磁性空隙中。在实际中，由于绕组之间的物理分离，多个绕组不可能都同样好地耦合到磁芯。少量的能量也储存在这些绕组内部和之间。该能量在电路中表示为漏感(图1B)。

反激式拓扑对于多个输出电源很有吸引力，因为输出电压随着线路和负载的变化而相互跟踪，而且向系统添加输出不需要额外的ic。尽管反激法有其优点，但缺点是在电源开关漏极和二次整流器处存在较大的瞬态电压尖峰。这些尖峰是反激变压器漏感的函数。缓冲器控制漏感的影响，提高电源的可靠性。

怠慢者可以是被动网络，也可以是主动网络。无源缓冲器网络元件仅限于电阻、电容器、电感和二极管。无源缓冲器可以控制电压或电流，可以是耗散的，也可以是非耗散的。如果缓冲器中的能量在电阻元件中耗散，则被归类为耗散缓冲器，但如果能量返回输入或向前移动到输出，则被归类为非耗散缓冲器。本应用说明概述了所使用的不同类型的无源耗散电压缓冲器，它们的设计指南，以及它们的各种局限性。特别讨论了用于减少开关应力和提高反激拓扑效率的缓冲器。

第一部分列举了反激变换器主侧缓冲器的必要性。第二部分解释了在输出端使用缓冲器的必要性。接下来是对各种类型的耗散电压缓冲器的讨论。

一次漏感和MOSFET开关

反激器的一次漏感L(LP)不参与一次能量到二次能量的传递，因此对效率有负面影响。由于泄漏电感在开关接通时间内没有为其中建立的电流找到路径，因此在MOSFET关闭时导致电压尖峰，并且还延迟了功率从初级到次级的转移。变压器和开关中的寄生元件决定了这个电压尖峰的幅度。在高输出电压下，电路寄生相对于输出功率的量变得很大。

MOSFET的初级漏感L(LP)、变压器中的初级绕组电容C(P)和输出电容C(OSS)形成寄生LC网络。峰值电压由式给出:

V(峰值)= i (p)(√(L (LP) / (C (P) + C (OSS)))+ v (in) + v (out)/ n

其中I(P)为MOSFET关断时的循环电流水平，N为次级匝数与初级匝数之比，V(IN)为输入电压，V(OUT)为输出电压。

上式中的平方根项表示寄生LC网络的特性阻抗。注意，最高电压瞬态发生在开关电流最高电平时。即使在器件的安全工作范围内，这种电压超调也可能导致MOSFET的功耗过大，从而降低总效率。此外，由于瞬态电压尖峰引起的(dv/dt)诱导的MOSFET的虚假导通，可能会导致环路不稳定。

二次漏电感与整流二极管

变压器二次漏感可能与输出整流二极管的反向恢复电流I(REC)耦合，在二极管关断时引起振铃。变压器的二次漏电感L(LS)和整流器的电容C(D)决定了这个谐振频率。振铃可能产生显著的辐射和传导噪声。在谐振电路中通常损耗很小，因此该网络将在尖峰后引起许多周期的振铃。因此，振铃可以影响控制器在反激配置中使用的电流检测信号。由这种振铃引起的超调可能超过二极管的额定电压并导致二极管损坏。通过整流器的最大正电压可以估计为

V(peak, s) = i (rec)√(L (LS) / C (D))+ v (in) × n

应优化谐振电路的阻尼，因为过大的阻尼也会导致开关时间增加，导致损耗增加。

因此，缓冲器可以用来夹紧电压尖峰或阻尼振铃，以降低系统中的噪声或两者兼而有之。根据缓冲器的功能，它可以大致分为三类:

• 上升速率控制缓冲器

• 电压钳缓冲器

• 阻尼缓冲器

阻尼缓冲器根据定义是耗散的。上升速率控制缓冲器和电压钳缓冲器可以是耗散的，也可以是非耗散的。非耗散缓冲器一般是谐振型缓冲器。缓冲器也可以分类为极化或非极化，这取决于能量是否在开关边缘或两者都进入或离开缓冲器。极化缓冲器在阻尼方面不是很好，因为它在大部分周期中不活跃。它通常提供上升速率控制或夹紧。根据被控制的参数是电压还是电流，这些缓冲器可以进一步分为电压缓冲器或电流缓冲器。本应用笔记只讨论耗散型电压缓冲器。

RCD电压缓冲器

这种缓冲器适用于电压上升速率控制和/或箝位。二极管在配置中的存在使其成为极化缓冲器。这种电阻-电容-二极管(RCD)缓冲器的两种可能配置如图2所示。图2A所示的配置只能作为电压钳。图2B所示的变化既适用于上升速率控制，也适用于开关漏极电压的箝位。

RCD钳

在钳位模式下，缓冲器的目的是在MOSFET漏极关断时钳位电压。并联RC电路可以返回到地或返回到地以外的电压(即，如果漏极可以高于输入电压，则返回到输入电压)，因为这将减少电阻中的功耗。MOSFET开关本身必须在关断期间维持峰值功耗。电容C(CLAMP)和电阻R(CLAMP)的值基于寄生电感中存储的能量，因为该能量必须在每个周期内释放到RC网络中。横跨电容器和电阻的电压设置钳位电压V(clamp)。MOSFET开关漏极处的关断波形如图3所示。

这意味着功率耗散在钳在关断是

P(CLAMP) = (1/2) ×V(CLAMP) ×I(CLAMP) ×得尔塔t ×f

式中，f为开关频率。

然而,

得尔塔t = (L(LP) × I(P))/(V(CLAMP) - V(OUT)/N)。

在箝位中耗散的功率通过电阻器。因此

R(夹)=[2(夹)××V (V(夹)—— / N)) / (L (LP)×我(P)(2)×f)

最小化叠加在V(CLAMP)上的纹波V(纹波)以保持MOSFET漏极电压接近钳位电压是很重要的。因此，电容C(CLAMP)的最小值为C(CLAMP) = V(CLAMP)/ (V(纹波)× R(CLAMP) × f)。

电容器C(CLAMP)应具有低ESR和低电感，以处理关断期间的峰值电流。钳位RC时间常数的选择应远大于MOSFET的开关周期。在钳位中使用的串联二极管应该能够处理峰值电流，并且必须是快速导通型。

RC网络可以被一个齐纳二极管取代，它可以处理额定电压和功耗。然而，由于齐纳不是一个快速开关器件，电容器可能仍然需要与齐纳并联，以处理高频电流。请注意，这种缓冲器不用于钳位电感负载的拓扑结构，因为它不能减少振铃。

上升速率控制RCD缓冲器

当RCD缓冲器用于控制MOSFET漏极电压的上升速率时，电容器必须在每个周期内完全充电和放电，以能够控制漏极电压的上升速率。因此，缓冲器的RC时间常数应远远小于开关周期(考虑占空比对脉冲宽度的影响)。通常，时间常数应为开关周期的1/10左右。当开关关闭时，电感电流通过缓冲二极管转移到电容到导轨上。此时，预计输出整流器将导通。

当开关接通时，缓冲电容将通过缓冲电阻和开关放电。

电容值由I(P) = C (V(C)/ t(r))

其中V(C) =电容器上的电压t(r) =电压的上升时间

然后根据所需的时间常数选择电阻器。RC时间常数比开关频率小得多，因此，电阻器中耗散的功率与它的值无关。功耗由电容值和开关频率决定。由于只有一次过渡(放电)通过电阻器，因此电阻器的功耗由P = (CV(C)(2)f)/2给出。

简单的RC缓冲器

这可能是最广泛使用的缓冲器，适用于速度上升控制和阻尼。在电感箝位拓扑中，仍然存在一些杂散电感，RC缓冲器可以通过控制漏极电压的上升速率来降低开关的峰值功耗。然而，RC缓冲器会在每次电压转换期间吸收能量，从而降低效率。此外，RC缓冲器将降低MOSFET开关的开关速度。在选择R和C的值时必须小心，以优化总体性能。RC缓冲器的主要应用是阻尼电路中由于反激变换器等结构中的非箝位电感而产生的寄生环。在这些应用中，电阻器的值必须接近它打算阻尼的寄生谐振电路的特性阻抗。选择缓冲电阻

R =√(L (res) / C (res))

式中L(res) =引起谐振的寄生电感，C(res) =引起谐振的寄生电容。

缓冲器的RC时间常数相对于开关周期要小，但相对于电压上升时间要长。缓冲电容必须大于寄生谐振电容，但要足够小，以尽量减少缓冲电阻的损耗。缓冲电容一般选择至少为寄生谐振电容值的3 ~ 4倍。从缓冲电容可以估计出耗散的功率为

P = C × (V(C))(2) × f

其中C为缓冲电容，V(C)为缓冲电容两端的电压，f为开关频率。

注意减震器中使用的组件中的寄生虫是非常重要的，因为它们可能使减震器失效。缓冲器中使用的二极管应该能够处理较大的峰值电流，但平均电流相对较小。PC板布局可能需要为这些二极管提供一些散热面积。电容器具有串联电感，应尽量减少，以避免在电路中引入任何不必要的谐振。一些静电电容器(陶瓷和聚合物薄膜)提供极低的ESR和ESL值。电容器可以并联以减小电路电感。使用这种方法时必须十分小心。大电容的串联电感能够与与之并联的小电容谐振，从而产生高Q值的谐振电路。

所使用的电阻器应具有非常低的电感，以避免过度过调和振铃。避免使用绕线电阻。该布局不应引入杂散电感，特别是在大电流路径中。反激变换器中使用的变压器应设计成减小漏感、减小超调和振铃。但是，变压器的实际设计超出了本应用说明的范围，将在其他地方讨论。

电路中的开关通常是最易受影响的需要缓冲的器件。开关也在反激电路的输入级。在实践中，最好的方法是在电路中引入缓冲器时，从输入阶段开始，一直到输出阶段。一旦显示节点需要缓冲器，在选择类型之前应确定缓冲器的用途。

使用MAX1856的反激拓扑应用电路如图4所示。这是一个使用两个缓冲电路来实现不同目标的例子。D3, C11和R11形成箝位以限制漏极电压，R5与C10形成RC缓冲器以阻尼二次整流器(D2)的振铃。对比图5A和图5B的波形可以看出RC缓冲器在二次整流器处的作用。

总之，本应用笔记讨论了无源电压缓冲器的使用，特别提到了反激变换器拓扑结构。适当的缓压电路更有效，更可靠，并且在温度和生产公差范围内，随着时间的推移表现良好。当需要控制开关电压瞬态时，理解和使用缓冲电路是很重要的。