鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:1218次 | 2020年05月15日
基于開關(guān)電源的尖峰吸收電路設(shè)計(jì)
引言
開關(guān)電源的主元件大都有寄生電感與電容,寄生電容Cp一般都與開關(guān)元件或二極管并聯(lián),而寄生電感L通常與其串聯(lián)。由于這些寄生電容與電感的用途,開關(guān)元件在通斷工作時(shí),往往會出現(xiàn)較大的電壓浪涌與電流浪涌。
開關(guān)的通斷與二極管反向恢復(fù)時(shí)都要出現(xiàn)較大電流浪涌與電壓浪涌。而抑制開關(guān)接通時(shí)電流浪涌的最有效方法是采用零電壓開關(guān)電路。另一方面,開關(guān)斷開的電壓浪涌與二極管反向恢復(fù)的電壓浪涌可能會損壞半導(dǎo)體元件,同時(shí)也是出現(xiàn)噪聲的原因。為此,開關(guān)斷開時(shí),就要采用吸收電路。二極管反向恢復(fù)時(shí),電壓浪涌出現(xiàn)機(jī)理與開關(guān)斷開時(shí)相同,因此,這種吸收電路也適用于二極管電路。本文介紹了RC、RCD、LC等吸收電路,這些吸收電路的基本工作原理就是在開關(guān)斷開時(shí)為開關(guān)供應(yīng)旁路,以吸收蓄積在寄生電感中的能量,并使開關(guān)電壓被鉗位,從而抑制浪涌電流。
1RC吸收電路
圖1所示是一個RC吸收網(wǎng)絡(luò)的電路圖。它是電阻Rs與電容Cs串聯(lián)的一種電路,同時(shí)與開關(guān)并聯(lián)連接的結(jié)構(gòu)。若開關(guān)斷開,蓄積在寄生電感中的能量對開關(guān)的寄生電容充電的同時(shí),也會通過吸收電阻對吸收電容充電。這樣,由于吸收電阻的用途,其阻抗將變大,那么,吸收電容也就等效地新增了開關(guān)的并聯(lián)電容的容量,從而抑制開關(guān)斷開的電壓浪涌。而在開關(guān)接通時(shí),吸收電容又通過開關(guān)放電,此時(shí),其放電電流將被吸收電阻所限制。
圖1RC吸收網(wǎng)絡(luò)電路
2RCD吸收電路
本文給出的RCD吸收電路如圖2所示,它由電阻Rs、電容Cs和二極管VDs構(gòu)成,其中電阻Rs也可以與二極管VDs并聯(lián)連接。若開關(guān)斷開,蓄積在寄生電感中的能量將通過開關(guān)的寄生電容充電,開關(guān)電壓上升。其電壓上升到吸收電容的電壓時(shí),吸收二極管導(dǎo)通,從而使開關(guān)電壓被吸收二極管所鉗位(約為1V左右),同時(shí)寄生電感中蓄積的能量也對吸收電容充電。開關(guān)接通期間,吸收電容則通過電阻放電。
圖2RCD吸收網(wǎng)絡(luò)
采用RC和RCD吸收電路也可以對變壓器消磁,而不必另設(shè)變壓器繞組與二極管組成的去磁電路。變壓器的勵磁能量都會在吸收電阻中消耗掉。RC與RCD吸收電路不僅可以消耗變壓器漏感中蓄積的能量,而且也能消耗變壓器勵磁能量,因此,這種方式同時(shí)降低了變換器的變換效率。
由于RCD吸收電路是通過二極管對開關(guān)電壓鉗位,效果要比RC好,同時(shí),它也可以采用較大電阻,但能量損耗也比RC小。
3LC吸收電路(LC電路是由電容、電感、電阻等元件和電子器件組成的能夠出現(xiàn)振蕩電流或具有濾波用途的電路,由電感線圈L和電容器C相連而成的LC電路是最簡單的一種LC電路)
LC吸收電路如圖3所示,它由Ls、Cs、VDs1和VDs2構(gòu)成。若開關(guān)斷開,蓄積在漏磁或勵磁等電感中的能量可通過VDs1經(jīng)電容Cs放電,使吸收電容Cs電壓反向,從而使變壓器由電容電壓消磁。這期間,輸入電壓與吸收電容的電壓加到開關(guān)上的電壓極性再次反向。一般情況下,LC吸收電路不消耗能量。
圖3LC吸收網(wǎng)絡(luò)
4結(jié)束語
要提高開關(guān)頻率,同時(shí)提高開關(guān)電源產(chǎn)品的質(zhì)量,電壓浪涌與電流浪涌問題必須重點(diǎn)考慮。本文是在分析了干擾出現(xiàn)機(jī)理以及經(jīng)過大量實(shí)踐的基礎(chǔ)上,提出了這種行之有效的抑制措施。因此,要解決好浪涌問題,還要結(jié)合設(shè)計(jì)的實(shí)際,分析浪涌出現(xiàn)的機(jī)理,結(jié)合實(shí)際來設(shè)計(jì)浪涌吸收電路,以使開關(guān)電源的浪涌干擾降到最低點(diǎn)。