3.10. Розрахунок ланцюга придушення викиду від індуктивності розсіяння (d2, r3, c2).

Напруга на демпфері в нашому випадку бажано мати не більше 220V, тоді при максимальній вхідній напрузі 264VAC (372VDC) напруга на стоці силового ключа буде близько до максимально допустимої.

Конденсатор С₂ повинен мати достатньо велику ємність що б пульсації на ньому були невеликі, але і вище певної межі вибирати цей конденсатор немає ніякого сенсу – збільшуються габарити і ціна. У нашому випадку цілком розумним буде вибрати С₂ як керамічний конденсатор розміру 1206 0.01μF, 500V. На жаль, оцінити пульсації на ньому можливо тільки у випадку використання швидкого діода демпфера – але за великим рахунком вони і не настільки істотні. Без урахування часу відновлення зворотного опору діода D₂ пульсації на С₂ будуть:

.

Занадто маленький С₂ призводить так само до додаткових коливань в резонансному контурі С₂ + індуктивність розсіювання трансформатора – і частоту цього контуру хотілося б мати як можна більше.

Немає великого сенсу у використанні RCD демпфера з «швидким» діодом – набагато краще використовувати TVS, оскільки втрати енергії будуть практично тими ж самими, а напруга буде зафіксована набагато жорсткіше. Тому в нашому випадку будемо використовувати відносно «повільний» діод з максимальним часом відновлення 2.5ms S1J, і підберемо опір резистора R₃ таким чином, щоб при максимальному перевантаженні (з урахуванням розкиду компонентів і параметрів) напруга V_CL не перевищувало 220V. У нашому випадку R₃ = 75K. Потужність, яка розсіюється на ньому, складе:

.

Логічно використовувати три послідовно з'єднаних резистора розміру 1206, оскільки крім розсіювання потужності напруга V_CL велика для одиночного резистора 1206. Будемо використовувати три послідовно з'єднаних резистора 1206 27К 5%.

Коли використовуємо «повільний» діод в демпфері, треба приділяти особливу увагу режимам з малим струмом навантаження, коли через занадто малий час передачі енергії в навантаження конденсатор C₂ буде перезаряджатися струмом намагнічування, викликаючи сильне нагрівання силового ключа і трансформатора. Тому ніколи не використовуйте в демпфері діодів з ненормованим часом відновлення, наприклад дешевих і поширених 1N4007.

3.11. Вихідний діод (d4).

Для низьких вихідних напруг раціонально використовувати діоди Шотткі, як володіють низьким прямим падінням напруги і відмінними частотними властивостями. При більш високих виходах, починаючи приблизно від 24V, використовують надшвидкі діоди – широко поширені діоди Шотткі випускаються на напругу тільки до 100V.

Зворотна напруга на вихідному діоді буде складатися з вихідної напруги і «відбитої» на вторинну сторону вхідної напруги:

.

Для нашого випадку максимальна напруга вихідному діоді:

.

Допустимо використовувати 60-вольтові діоди Шоткі. Очевидно, що середній струм через діод рівний середньоквадратичному току вторинної обмотки, в нашому випадку 4.24А.

Втрати на вихідному діоді можна оцінити як добутки цього струму на пряме падіння напруги (насправді вони будуть трохи менше через нелінійність вольт-амперної характеристики діода).

У нашому випадку можна використовувати діод 50WQ06N або здвоєний 6CWQ06N в корпусах DPAK від компанії International Rectifier. При використанні 6CWQ06N обидва діода з'єднуються паралельно.

Проведемо розрахунок для першого діода (50WQ06N). При струмі 4.24А і температурі кристала +25°С падіння напруга на 50WQ06N складе 0.53V, і, відповідно, втрати в діоді: 4.24А * 0.53V = 2.25W. При +125°С ці втрати будуть трохи менше – 2.12W. Але до цих втрат додадуться ще втрати від протікання зворотного струму, і ця складова буде сильно зростати з підвищенням температури кристала. При номінальній вхідній напрузі в 220VAC зворотна напруга на діоді складе 34.2V, і якщо при кімнатній температурі зворотний струм складає всього 0.08mA, то при +125°С – уже 11mA.

Зворотна напруга прикладена до вихідного діоду під час T_ON(NOM) (2.14 μs), і втрати від протікання зворотного струму можна оцінити як добуток зворотного струму на напругу на діоді і на коефіцієнт заповнення (в дужках – значення для температури +125°С):

.

Видно, що при високій температурі втрати від протікання зворотного струму стають вже відчутними, але все одно перекриваються меншими втратами від протікання прямого струму.

Ситуація може змінитися якщо вихідний діод обраний з незначним запасом по напрузі, тому рекомендується використовувати діоди Шотки як мінімум з 50% запасом по напрузі.

Звернемо увагу, що розсіювана потужність на вихідному діоді вже досить значна, і треба приділяти особливу увагу питанню відведення тепла від діода.

При закриванні діода і різкому наростанні напруги на ньому виникає високочастотний брязкіт на коливальному контурі, утвореному індуктивністю розсіювання трансформатора, паразитною ємністю трансформатора, і власною паразитною ємністю вихідного діода.

Тому іноді паралельно D₄ ставлять демпфуючий R_dC_d ланцюг. У цьому випадку ємність трохи більше, ніж паразитна ємність діода, а резистор підбирають з умови чисто аперіодичного процесу. У нашому випадку ємність діода складе близько 100pF, і демпфуюча ємність може мати номінал в (180…200)pF. Опір резистора можна оцінити з умови:

.

Для нашого випадку опір резистора:

.

Тобто опір демпфуючого резистора в 20Ω цілком нормальний. Потужність, розсіюючи на ньому, буде дорівнює енергії, що запасається в конденсаторі, помноженої на частоту перетворення і помноженої на два, оскільки в кожному циклі буде відбуватися як розряд, так і заряд конденсатора C_d:

.

Для нашого випадку обійдемось резистором розміром 0805.