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解析开关电源中的缓冲吸收电路(一)
来源:东莞市成良智能科技 发布时间:2019-11-04 点击量:982
开关电源之基本拓扑电路上一般没有吸收缓冲电路,实际电路上一般有吸收缓冲电路,吸收与缓冲是工程需要,不是拓扑需要,开关电源中的缓冲吸收电路之吸收与缓冲的功效。
防止器件损坏,吸收防止电压击穿,缓冲防止电流击穿使功率器件远离危险工作区,从而提高可靠性,
降低(开关)器件损耗,或者实现某种程度的关软开降低di/dt和dv/dt,降低振铃,改善开关电源之EMI品质,提高效率(提高效率是可能的,但弄不好也可能降低效率)也就是说,防止器件损坏只是吸收与缓冲的功效之一,其他功效也是很有价值的。
开关电源中的缓冲吸收电路之吸收是对电压尖峰而言。
电压尖峰的成因 :电压尖峰是电感续流引起的。
引起电压尖峰的电感可能是:变压器漏感、线路分布电感、器件等效模型中的感性成分等。
引起电压尖峰的电流可能是:拓扑电流、二极管反向恢复电流、不恰当的谐振电流等。
减少电压尖峰的主要措施是:减少可能引起电压尖峰的电感,比如漏感、布线电感等减少可能引起电压尖峰的电流,比如二极管反向恢复电流等如果可能的话,将上述电感能量转移到别处。
采取上述措施后电压尖峰仍然不能接受,最后才考虑吸收。吸收是不得已的技术措施拓扑吸收将开关管Q1、拓扑续流二极管D1和一个无损的拓扑电容C2组成一个在布线上尽可能简短的吸收回路。
开关电源中的缓冲吸收电路之拓扑吸收的特点:
同时将Q1、D1的电压尖峰、振铃减少到最低程度。
拓扑吸收是无损吸收,效率较高。开关电源之吸收电容C2可以在大范围内取值。拓扑吸收是硬开关,因为拓扑是硬开关。体二极管反向恢复吸收,开关器件的体二极管的反向恢复特性,在关断电压的上升沿发挥作用,有降低电压尖峰的吸收效应。
开关电源中的缓冲吸收电路之RC吸收:有人认为R是限流作用,C是吸收。实际情况刚好相反。
电阻R 的最重要作用是产生阻尼,吸收电压尖峰的谐振能量,是功率器件。开关电源之电容C的作用也并不是电压吸收,而是为R阻尼提供能量通道。
开关电源之RC吸收并联于谐振回路上,C提供谐振能量通道,C的大小决定吸收程度,最终目的是使R形成功率吸收。对应一个特定的吸收环境和一个特定大小的电容C,有一个最合适大小的电阻R,形成最大的阻尼、获得最低的电压尖峰。开关电源中的缓冲吸收电路之RC吸收是无方向吸收,因此RC吸收既可以用于单向电路的吸收,也可用于双向或者对称电路的吸收。
开关电源中的缓冲吸收电路之RC吸收的设计方法的难点在于:吸收与太多因素有关,比如漏感、绕组结构、分布电感电容、器件等效电感电容、电流、电压、功率等级、di/dt、dv/dt、频率、二极管反向恢复特性等等。而且其中某些因素是很难获得准确的设计参数的。
比如对开关电源之二极管反压的吸收,即使其他情况完全相同,使用不同的二极管型号需要的RC吸收参数就可能有很大差距。很难推导出一个通用的计算公式出来。R的损耗功率可大致按下式估算:Ps = FCU2其中U为吸收回路拓扑反射电压,工程上一般应该在通过计算或者仿真获得初步参数后,还必须根据实际布线在板调试,才能获得最终设计参数。
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