變壓器原邊第一個(gè)電流尖峰該如何消除？

如上圖以最常見的反激電源為例

只要實(shí)際測(cè)試過開關(guān)電源原邊電感電流波形的工程師，都看到過圖中的這樣一個(gè)波形，電流線性上升之前會(huì)冒出一個(gè)尖峰電流，并且有個(gè)時(shí)候甚至比正常的峰值電流還要高。

這個(gè)尖峰是有害的

1、就是由于這個(gè)尖峰的存在，開關(guān)電源芯片為了防止誤觸發(fā)加入了前沿消隱，如果太高還是有可能誤觸發(fā)。

2、這個(gè)尖峰（di/dt很大）對(duì)開關(guān)電源EMI影響不小。

3、這個(gè)尖峰電流會(huì)增大MOS開關(guān)管開通時(shí)的交越損耗，降低效率

4、客戶看著不爽，工程師自己看著也不爽

所以我們希望它越小越好最好是沒有。

要降低這個(gè)尖峰就必須知道他的來源

對(duì)于這個(gè)下面我來分享一下我的看法，如有錯(cuò)誤還請(qǐng)指出。

對(duì)于反激拓?fù)渲校贛OS管開啟的那一瞬間，有2條實(shí)際接了線的路徑，一條是驅(qū)動(dòng)那邊，另一條是mos的漏原極到電感，最后一個(gè)就是副邊電流通過變壓器耦合過來的。

1、MOS管開啟時(shí)驅(qū)動(dòng)電流由G流到S到地這條路徑是有電流的（驅(qū)動(dòng)電路上有驅(qū)動(dòng)電阻限制驅(qū)動(dòng)電流的這個(gè)電流不大）；

2、另外一條通路從MOS下來的，從表面上看這條通路連接電感，電感上的這個(gè)電流實(shí)際上就是主電流是從0緩慢（相對(duì)于尖峰電流）上升的，但別忘了還有一個(gè)隱藏的通路就是變壓器原邊繞組是有寄生電容的（層間電容和匝間電容），這個(gè)寄生電容里面存儲(chǔ)的電量瞬間由MOS到地放出，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)較大尖峰電流。

3、還有一個(gè)就是從副邊耦合過來的電流，我們都知道副邊整流二極管從導(dǎo)通（正偏）到反偏的這個(gè)過程中二極管有一個(gè)反向恢復(fù)電流。這個(gè)反向恢復(fù)電流是通過二極管和變壓器副邊繞組的，它會(huì)通過耦合折射到原邊繞組上的（注意：在DCM下沒有反向恢復(fù)電流）。

在反向電場(chǎng)作用下，Ｐ區(qū)電子被拉回Ｎ區(qū)，Ｎ區(qū)空穴被拉回Ｐ區(qū)，形成反向漂移電流IR，如下圖所示；

經(jīng)過分析之后，這個(gè)尖峰電流由3部分組成：

1、驅(qū)動(dòng)電流（很小）

2、原邊繞組寄生電容通過MOS瞬間釋放電流

3、副邊二極管反向恢復(fù)電流（DCM無反向恢復(fù)電流）

好了我們知道主要是有2、3引起的這個(gè)電流，我們就可以對(duì)癥下藥了。

對(duì)策

1想辦法減小變壓器原邊繞組分布電流

① 變壓器使用三明治繞法使原邊繞組分開

② 減小原邊繞組的匝數(shù)（比如可以用Ae值比較大的磁芯（PQ等）可以減少變壓器匝數(shù)）

③ 盡量繞成單層繞組

2、減少副邊反向恢復(fù)電流

① 如果是功率很小的開關(guān)電源把變壓器設(shè)計(jì)在DCM模式下運(yùn)行(DCM無反向電流）。

② 使用準(zhǔn)諧振芯片（準(zhǔn)諧振也是在DCM）

③ 使用反向恢復(fù)特性好的二極管，比如肖特基，當(dāng)然還有碳化硅二極管，注意碳化硅二極管成本非常高。

但無論怎么樣這個(gè)尖峰是無法完全消除的。

小結(jié)

本文主要是針對(duì)初學(xué)者講解尖峰產(chǎn)生的一個(gè)機(jī)理分析。

這些對(duì)策在開關(guān)電源提升效率的一些方法中是統(tǒng)一的，就算是不考慮這個(gè)尖峰電流我們本來就應(yīng)該用遵循：

三明治繞法降低漏感、減少匝數(shù)來降低銅損，單層繞組降低漏感；功率很小的電源本來就該設(shè)計(jì)在DCM，對(duì)效率要求高的反激電源本來就該使用準(zhǔn)諧振方案，輸出二極管本來就該選反向恢復(fù)特性好的來降低二極管反向恢復(fù)損耗。

所以我們沒必要專門針這個(gè)尖峰電流取刻意執(zhí)行這些策略

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