开关电源钳位保护电路及散热器的设计要点

中心议题：

• 开关电源漏极钳位保护电路的设计要点及实例
• 开关电源散热器的设计

本文首先阐述开关电源漏极钳位保护电路的设计要点及步骤，并给出一种典型钳位保护电路的设计实例；然后对开关电源散热器的设计做深入分析，并从中得出了结论。

0 引言

开关电源漏极钳位保护电路的作用是当功率开关管（MOSFET）关断时，对由高频变压器漏感所形成的尖峰电压进行钳位和吸收，以防止MOSFET因过电压而损坏。散热器的作用则是将单片开关电源内部产生的热量及时散发掉，避免因散热不良导致管芯温度超过最高结温，使开关电源无法正常工作，甚至损坏芯片。

下面分别阐述漏极钳位保护电路和散热器的设计要点、设计方法及注意事项。

1 设计开关电源漏极钳位保护电路的要点及实例

下面以最典型的一种漏极钳位保护电路为例，详细阐述其设计要点及设计实例。

1）设计实例

采用由瞬态电压抑制器TVS（P6KE200，亦称钳位二极管）、阻容吸收元件（钳位电容C和钳位电阻R 1）、阻尼电阻（R 2）和阻塞二极管（快恢复二极管FR106）构成的VDZ、R、C、VD型漏极钳位保护电路，如图1所示。选择TOPswitch-HX系列TOP258P芯片，开关频率f=132kHz，u=85~265V，两路输出分别为UO1（+12V、2A）、UO2（+5V、2.2A）。P O=35W，漏极峰值电流I P=I LIMIT=1.65A.实测高频变压器的一次侧漏感L 0=20μH。

图1 最典型的一种漏极钳位保护电路

2）设计要点及步骤

（1）选择钳位二极管。
采用P6KE200型瞬态电压抑制器（TVS），钳位电压UB=200V。

（2）确定钳位电压的最大值UQ（max）。
令一次侧感应电压（亦称二次侧反射电压）为UOR ，要求：
1.5U OR≤U Q（max）≤200V
实际可取U Q（max）=U B=200V.

（3）计算最大允许漏极电压U D（max）
为安全起见，U D （ max）至少应比漏-源极击穿电压7 00V留出5 0V的余量。这其中还考虑到P6KE200具有0.108%/℃的温度系数，当环境温度T A=25℃时，U B=200V;当T A=100℃时，UB=200V×［（1+0.108）%/℃］×100℃=221.6V，可升高21.6V。

（4）计算钳位电路的纹波电压。
URI=0.1U Q（max）=0.1U B=0.1×200V=20V