一、推挽變換器電壓尖峰過高的成因剖析
推挽變換器電壓尖峰過高的問題，主要源自于變壓器漏感以及功率管關斷瞬間的電流突變。
在推挽電路的工作過程中，當功率管關斷時，變壓器漏感中所儲存的能量無法迅速釋放，由此引發(fā)電流的急劇變化。這一突變電流在功率管漏極處引發(fā)尖峰電壓，倘若漏感能量較大，所產生的尖峰電壓幅值極高，足以對功率管（如 MOSFET）造成致命損害。值得注意的是，在推挽拓撲結構中，MOSFET 是常用的功率管類型，而實踐中 MOSFET 失效的原因更多是過電壓而非過電流，這與推挽變換器的漏感特性有著密不可分的關系。
在推挽電路的工作過程中，當功率管關斷時，變壓器漏感中所儲存的能量無法迅速釋放，由此引發(fā)電流的急劇變化。這一突變電流在功率管漏極處引發(fā)尖峰電壓，倘若漏感能量較大，所產生的尖峰電壓幅值極高，足以對功率管（如 MOSFET）造成致命損害。值得注意的是，在推挽拓撲結構中，MOSFET 是常用的功率管類型，而實踐中 MOSFET 失效的原因更多是過電壓而非過電流，這與推挽變換器的漏感特性有著密不可分的關系。
二、推挽變換器電壓尖峰高的應對策略
（一）電路優(yōu)化措施
降低變壓器漏感：優(yōu)化變壓器的繞組布局以及參數設計，有助于顯著減少漏感。通過合理規(guī)劃繞組的層間結構、增加繞組的耦合系數等手段，可以有效降低變壓器的漏感，從而減少關斷瞬間的能量釋放問題，降低尖峰電壓產生的可能性。
引入吸收電路：在功率管漏極處接入 RCD 吸收電路或 TVS 二極管，能夠起到抑制尖峰電壓的作用。當尖峰電壓出現時，吸收電路可以迅速吸收這部分 excess 能量，將電壓幅值限制在安全范圍內，保護功率管免受過電壓沖擊。
（二）驅動信號調控
軟開關技術的應用：軟開關技術通過精細控制功率管的占空比和死區(qū)時間，使得功率管在關斷前能夠逐步降低電流變化率。這種溫和的關斷過程可以有效減少尖峰電壓的產生，相較于傳統(tǒng)的硬開關方式，在降低電磁干擾（EMI）方面也具有顯著優(yōu)勢。
同步驅動信號的優(yōu)化：確保兩只功率管在切換過程中不存在重疊導通區(qū)域，是避免偏磁引起額外尖峰電壓的關鍵。通過對驅動信號的精確同步控制，可以確保兩只功率管在工作過程中的協(xié)同性，維持變壓器磁芯的平衡，進而減少尖峰電壓的產生。
（三）器件選型與布局優(yōu)化
耐壓器件的選型：在設計階段，應根據電路的輸出電壓要求，選用耐壓等級具有足夠余量的功率管。通常建議功率管的耐壓值至少要比預計最高電壓高出 20% - 30%，為電路運行提供足夠的安全裕量。
PCB 布局的優(yōu)化：在印制電路板（PCB）布局設計中，應充分考慮降低分布電感的影響。具體而言，要確保功率管漏極的走線盡可能遠離高頻信號線，避免高頻信號的耦合引發(fā)額外的電磁干擾和尖峰電壓。同時，合理規(guī)劃電源線和地線的布局，縮短關鍵信號路徑的長度，降低線路電感，有助于提升整個電路的電磁兼容性。
三、尖峰電壓處理方法的選擇原則
在實際的推挽電路設計和應用中，針對尖峰電壓問題，選擇合適的處理方法至關重要。不同的解決方案在成本、效果、電路復雜度等方面各有特點，因此需要根據具體的設計要求和應用場景進行綜合權衡。例如，在對成本敏感的應用中，可能優(yōu)先選擇簡單的 RC 吸收電路；而在對性能要求極高的場合，則可能需要結合多種方法，如同時采用 TVS 二極管和 LC 濾波器，以實現最佳的尖峰電壓抑制效果。無論采用何種方法，都必須密切關注尖峰電壓的幅值和頻率特性，確保所選方案能夠有效地將尖峰電壓抑制在安全范圍內，同時保證系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性和可靠性。
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