變壓器原邊第一個電流尖峰該如何消除？

如上圖以最常見的反激電源為例

只要實際測試過開關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波形，電流線性上升之前會冒出一個尖峰電流，并且有個時候甚至比正常的峰值電流還要高。

這個尖峰是有害的

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

2、這個尖峰（di/dt很大）對開關電源EMI影響不小。

3、這個尖峰電流會增大MOS開關管開通時的交越損耗，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。

要降低這個尖峰就必須知道他的來源

對于這個下面我來分享一下我的看法，如有錯誤還請指出。

對于反激拓撲中，在MOS管開啟的那一瞬間，有2條實際接了線的路徑，一條是驅動那邊，另一條是mos的漏原極到電感，最后一個就是副邊電流通過變壓器耦合過來的。

1、MOS管開啟時驅動電流由G流到S到地這條路徑是有電流的（驅動電路上有驅動電阻限制驅動電流的這個電流不大）；

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，電感上的這個電流實際上就是主電流是從0緩慢（相對于尖峰電流）上升的，但別忘了還有一個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），這個寄生電容里面存儲的電量瞬間由MOS到地放出，會產生一個較大尖峰電流。

3、還有一個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通（正偏）到反偏的這個過程中二極管有一個反向恢復電流。這個反向恢復電流是通過二極管和變壓器副邊繞組的，它會通過耦合折射到原邊繞組上的（注意：在DCM下沒有反向恢復電流）。

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

經過分析之后，這個尖峰電流由3部分組成：

1、驅動電流（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電流（DCM無反向恢復電流）

好了我們知道主要是有2、3引起的這個電流，我們就可以對癥下藥了。

對策

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（比如可以用Ae值比較大的磁芯（PQ等）可以減少變壓器匝數）

③ 盡量繞成單層繞組

2、減少副邊反向恢復電流

① 如果是功率很小的開關電源把變壓器設計在DCM模式下運行(DCM無反向電流）。

② 使用準諧振芯片（準諧振也是在DCM）

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

但無論怎么樣這個尖峰是無法完全消除的。

小結

本文主要是針對初學者講解尖峰產生的一個機理分析。

這些對策在開關電源提升效率的一些方法中是統一的，就算是不考慮這個尖峰電流我們本來就應該用遵循：

三明治繞法降低漏感、減少匝數來降低銅損，單層繞組降低漏感；功率很小的電源本來就該設計在DCM，對效率要求高的反激電源本來就該使用準諧振方案，輸出二極管本來就該選反向恢復特性好的來降低二極管反向恢復損耗。

所以我們沒必要專門針這個尖峰電流取刻意執行這些策略

只做技術交流，如有欠妥之處歡迎留言。