Calculadora de snubber RCD — grampeador da indutância de dispersão no flyback

Em um conversor flyback, nem todo o fluxo do primário enlaça o secundário. A parcela que não enlaça é a indutância de dispersão $L_{lk}$ e, quando o MOSFET desliga, a corrente nela não tem para onde ir: ela carrega a capacitância de saída do MOSFET, e a tensão de dreno dispara muito acima da entrada mais a tensão de saída refletida, $V_{in} + nV_o$. Um circuito grampeador RCD contém esse pico. Um diodo ligado ao dreno carrega um capacitor que fica em uma tensão de grampeamento $V_{sn}$ acima do barramento de entrada, e um resistor em paralelo com o capacitor dissipa a energia a cada ciclo.

Potência do grampeador

Enquanto o grampeador conduz, o secundário mantém a indutância de magnetização em $nV_o$, de modo que $V_{sn} - nV_o$ fica aplicada sobre a indutância de dispersão e sua corrente cai do pico $I_{pk}$ a zero em

O grampeador absorve $V_{sn}I_{pk}t_s/2$ por ciclo, o que dá a potência do grampeador da nota de aplicação AN-4147 da Fairchild (Koo, Rev. 1.1.0, 2006):

A primeira parte é a energia armazenada na indutância de dispersão. O fator $V_{sn}/(V_{sn} - nV_o)$ é a energia extra que o transformador empurra para o grampeador enquanto a corrente da indutância de dispersão cai: vale 2 quando o grampeador está no dobro da tensão refletida e cresce sem limite à medida que $V_{sn}$ se aproxima de $nV_o$. Em $nV_o$ ou abaixo, o grampeador conduziria continuamente e transportaria a potência de saída, por isso a calculadora recusa esse valor. A AN-4147 recomenda $V_{sn}$ de 2 a 2,5 vezes $nV_o$.

Resistor, capacitor e esforço de tensão

O resistor dissipa $V_{sn}^2/R_{sn}$, logo $R_{sn} = V_{sn}^2/P_{sn}$. O capacitor é dimensionado para a ondulação (ripple) admissível $\Delta V_{sn}$, normalmente de 5 a 10% de $V_{sn}$:

Com o grampeador retornando ao barramento de entrada, o dreno atinge o pico de $V_{in,max} + V_{sn}$, e o diodo bloqueia essa mesma tensão enquanto o MOSFET está ligado. A AN-4147 pede que o pico em regime permanente fique abaixo de 80% da tensão nominal do MOSFET, e um diodo ultrarrápido com tensão nominal acima dela.

Validade

As equações supõem que a tensão no capacitor do grampeador permanece constante ao longo de um período de chaveamento, o que a AN-4147 considera válido para ondulação de até 10%; acima disso, a calculadora emite um aviso. Elas também supõem que a corrente da indutância de dispersão cai a zero dentro do período de chaveamento, o que não pode ocorrer quando $t_s$ é maior que o período; isso também é sinalizado. Os valores continuam sendo exibidos nos dois casos. A indutância de dispersão e a corrente de pico devem ser tomadas no ponto de projeto que a AN-4147 usa, tensão de entrada mínima e plena carga, onde a potência do grampeador é máxima.