反激开关电源：RCD吸收电路
反激开关电源在mos管关断时，变压器初级绕组漏感存储的能量无法向次级绕组传递，初级绕组的漏感和mos管的寄生电容产生了谐振电压波形。这个谐振电压尖峰与次级绕组反射电压、电源输入电压叠加在一起，加载到mos管的ds两端。如加载电压超过mos管的耐压，则mos管损坏。如加载在mos管耐压之下，但靠近mos管耐压，则影响mos管使用寿命。rcd吸收电路的作用就是抑制谐振电压尖峰，为mos管耐压留出至少20%的电压余量，避免mos管损坏或影响mos管使用寿命。另外，rcd吸收电路抑制了谐振电压振荡，对emi有利。
谐振波形形成原因
对叠加电压波形展开分析，根据rlc串联电路原理，谐振电压波形的周期为2π×（llk×coss）^0.5，谐振频率是周期的倒数，其中llk是初级绕组的漏感，coss是mos管的寄生电容。
在电路中，电感和电容串联谐振模型如下。在谐振频率下，电感和电容的阻抗相互抵消，整个回路中只有线路寄生电阻，电感向电容充电，之后电容向电感充电，能量在二者之间往复循环，能量难以消耗，就形成了谐振电压波形。
反激开关电源的关键元件寄生参数模型如下，在这里只关注初级绕组漏感llk1、mos输出电容coss。
rcd吸收电路工作原理
用于吸收mos管电压尖峰的电路还有其他电路形式，但在开关电源中rcd吸收电路是最常用的。rcd吸收电路由二极管d，电阻r，电容c组成，其电路结构如下图所示。
结合原理图，忽略二极管d的正向导通压降。当mos关断时，谐振电压波形在b点产生电压尖峰，此时ub高于ua（初始时刻电容c两端无电压差），则ub通过二极管d向电容c充电。uds电压升高的本质是初级绕组漏感瞬变电流感应产生的电压（初级绕组漏感存储的磁能）向mos管的寄生电容coss进行充电，寄生电容coss两端电荷积累，电压差增大。当二极管d导通，由于电容c比mos管的寄生电容大得多，所以电容c会分掉大部分电流（这部分电流本来是向寄生电容coss充电的），使得寄生电容coss充电过程变得缓慢，所以说电容c会抑制uds电压尖峰。同时电阻r消耗初级绕组漏感存储的能量，使得谐振波形尽快趋于平稳。
在mos管关断的时间内，钳位电容很快充电达到设定的钳位电压，谐振电压尖峰低于钳位电压（当谐振电压ub波形开始下降到低于ua时，并一直保持ub低于ua，ub逐渐回落至uin+ur），之后钳位二极管截止，钳位电容c通过钳位电阻r以热能的形式释放能量。需要注意的是，需要限制电阻r放电的速度（意味着电阻阻值不能选得太小），保证钳位电压不会低于反射电压，否则ub小于ua（此时ub=uin+ur，ua=uin+uclamp，uclamp受电阻放电影响是逐渐减小的），则钳位二极管导通，钳位电阻开始消耗原本要向次级绕组传递的能量，这样会降低电源效率。通过这种方式，在mos管关断时，rcd吸收电路吸收初级绕组漏感在mos管开通时刻存储的能量，限制uds不得超过ua。
为了避免上一周期钳位电容c存储的能量影响下一个周期钳位动作，要求在下一次mos导通之前，电阻r将钳位电容c上的能量释放全部释放掉。如果没有电阻r，则在每个周期漏感都将对电容c进行充电，使得电容c两端电压不断升高，直至mos管或电容承受不住高电压而损坏。一般地，要求mos管开关周期t=（2~4）×rc。
下图为开关电源增加rcd电路前后mos管uds测试波形对比，左图为加rcd之前电路的测试结果，右图为为加rcd之后电路的测试结果：
红：mos管uds电压，蓝：mos管耐压uds max
元器件选型计算
根据工程经验，通常设置钳位电压最大值是反射电压的22.5倍，也即是uclamp=(22.5) × ur。
在mos管关断时刻，初级绕组的漏感能量都由钳位电容吸收，如果钳位电容容量太小，则起不到吸收全部能量的作用，uds继续上升，起不到保护作用。所以选用的钳位电容一般容值较大，假设在钳位电容充电时，uclamp电压不变（电压变化很小）。为方便计算，在钳位电容充电时间内，假设漏感的电流都流入了钳位电容，忽略流向电阻和mos管输出电容的电流，也忽略了钳位二极管的正向导通压降。
在一个开关周期内，对于钳位电容csn来说，电容吸收的功率为=单位时间内的电容储能=钳位电压×电容平均电流×钳位时间/开关周期=uclamp×0.5×ip×ts×fs，其中ip是漏感峰值电流，ts是钳位时间，fs是mos管开关频率。
在一个开关周期内，对于漏感llk来说，ts=漏感×漏感电流变化量/漏感电压=llk×ip/(uclamp-nuo)，其中nuo是次级绕组反射电压，代替了图中的nvo。其中usn是电容钳位电压，代替了图中的vsn。其中uclamp-nuo表示加载在漏感两端的电压。其中ip是漏感中的峰值电流，也是在ts时间内，漏感电流的变化量。其中llk表示漏感的电感值。
漏感释放的功率=0.5×llk×ip²×ts×fs。
在一个开关周期内，对于钳位电阻rsn来说，漏感所有的功率由电阻rsn进行耗散，电阻耗散功率=uclamp²/rsn。
联立以上三个关系式，可以得钳位电阻rsn：
我们需将钳位电压的纹波电压设置在合理范围内，一般认为纹波电压占钳位电压的5%~10%是合适的。
纹波电压=uclamp/(rsn×csn×fs)，可求出钳位电容csn：
钳位二极管选用超快恢复二极管，二极管的反向耐压根据计算出的mos管实际承受耐压的1.2倍以上来选取。
总的来说，要求rc吸收电路在mos管关断期间储能抑制uds上升，在此之后要求钳位电压不能因电阻放电低于反射电压，在mos管开通之前要求将钳位电容内的能量释放完。在mos管关断期间uds先振荡上升，又振荡下降，钳位电容先充电，后放电，整个过程还是比较复杂的。因为实际电源的rcd吸收电路电路还会受电路中其他寄生参数、二极管恢复特性等影响，所以获得以上rcd吸收电路元件的初步参数之后，还需要根据实际调试情况，最终确定设计参数。
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结合原理图，忽略二极管d的正向导通压降。当mos关断时，谐振电压波形在b点产生电压尖峰，此时ub高于ua（初始时刻电容c两端无电压差），则ub通过二极管d向电容c充电。uds电压升高的本质是初级绕组漏感瞬变电流感应产生的电压（初级绕组漏感存储的磁能）向mos管的寄生电容coss进行充电，寄生电容coss两端电荷积累，电压差增大。当二极管d导通，由于电容c比mos管的寄生电容大得多，所以电容c会分掉大部分电流（这部分电流本来是向寄生电容coss充电的），使得寄生电容coss充电过程变得缓慢，所以说电容c会抑制uds电压尖峰。同时电阻r消耗初级绕组漏感存储的能量，使得谐振波形尽快趋于平稳。
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