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開關電源在RC緩沖電路中的應用

閱讀:2185        發布時間:2013-7-5

緩沖電路的主要作用有:一是減少導通或關斷損耗;二是降低電壓或電流尖峰;三是降低dV/dt或dI/dt。由于MOSFET管的電流下降速度很快,所以它的關斷損耗很小。雖然MOSFET管依然使用關斷緩沖電路,但它的作用不是減少關斷損耗,而是降低變壓器漏感尖峰電壓。本文主要針對 MOSFET管的關斷緩沖電路來進行討論。

在帶變壓器開關電源拓撲中,開關管關斷時,電壓和電流的重疊引起的損耗是開關電源損耗的主要部分,同時,由于電路中存在雜散電感和雜散電容,在功率開關管關斷時,電路中也會出現過電壓并且產生振蕩。如果尖峰電壓過高,就會損壞開關管。同時,振蕩的存在也會使輸出紋波增大。為了降低關斷損耗和尖峰電壓,需要在開關管兩端并聯緩沖電路以改善電路的性能。

在設計RC緩沖電路時,必須熟悉主電路所采用的拓撲結構情況。圖l所示是由RC組成的正激變換器的緩沖電路。圖中,當Q關斷時,集電極電壓開始上升到2Vdc,而電容C限制了集電極電壓的上升速度,同時減小了上升電壓和下降電流的重疊,從而減低了開關管Q的損耗。而在下次開關關斷之前,C必須將已經充滿的電壓2Vdc放完,放電路徑為C、Q、R。

在開關電源中RC緩沖電路的設計應用

假設開關管沒帶緩沖電路,圖1所示的正激變換器的復位繞組和初級繞組匝數相同。這樣,當Q關斷瞬間,儲存在勵磁電感和漏感中的能量釋放,初級繞組兩端電壓極性反向,正激變換器的開關管集電極電壓迅速上升到2Vdc。同時,勵磁電流經二極管D流向復位繞組,zui后減小到零,此時Q兩端電壓下降到Vdc。圖2所示是開關管集電極電流和電壓波形。可見,開關管不帶緩沖電路時,在Q關斷時,其兩端的漏感電壓尖峰很大,產生的關斷損耗也很大,嚴重時很可能會燒壞開關管,因此,必須給開關管加上緩沖電路。

集電極電壓和電流波形

當開關管帶緩沖電路時,其集電極電壓和電流波形如圖3所示(以正激變換器為例)。

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