解析电源开关吸收器

时间: 2024-11-30 19:02:09 |   作者: 乐鱼登录入口登录

  电源开关是每一种电源转换器的中心元件。这些元件的作业功能直接决议产品的可靠性和能效。为增强电源转换器的开关电路功能，吸收器横跨电源开关，以按捺电压尖刺以及衰减电路在开关翻开时构成的瞬时振动。正确的吸收器规划会提高可靠性和能效并削弱EMI。在许多不同的吸收器中，最常见的吸收器是阻容(RC)吸收器。本文将阐明为什么电源开关需求吸收器。此外，还将给出关于最佳吸收器规划的一些有用小窍门。

  在电源转换器、电机驱动器和灯泡镇流器中会用到许多不同的拓扑结构。图1所示为电源开关的四种根本电路。如图中蓝色线框所示，这四种根本电路以及大多数电源开关电路都选用了“开关-二极管-电感器”网络。这种网络在所有这些电路中的特性均相同。所以，图2中的简化电路可用于剖析电源开关在开关瞬变期间的开关功能。已然电感器中的电流在开关瞬变期间简直不变，那么如图所示，这个电感器就可用电流源代替。图2所示为抱负的“电压和电流开关”波形。

  当MOSFET开关关断时，其本身电压升高。但是，电流IL将持续通过MOSFET，直到开关电压升至Vol。一旦二极管导通，IL就开端下降。当MOSFET开关导通时，状况刚好相反，如图所示。这种开关办法称作“硬开关”。在开关瞬变期间，电路有必要能一起接受最高电压和最大电流。因而，这种“硬开关”办法会使MOSFET开关直接接受高电气应力。

  实践电路中，寄生电感(Lp)、电容(Cp)会发生十分高的开关应力，如图4所示。Cp包含开关的输出电容、PCB布局和装置时发生的杂散电容。Lp包含PCB线路的寄生电感和MOSFET的引线电感。这些来自功率器材的寄生电感、电容构成一个滤波器，并在关断瞬变刚刚结束时构成谐振，所以会在器材上叠加过高的电压瞬时振动，如图3所示。为按捺这种峰值电压，可在开关上并联一个RC吸收器，如图4所示。电阻值有必要挨近期望衰减的寄生谐振的阻抗值。吸收器电容有必要大于谐振电路电容，但又有必要足够小，以便最大极限地减小电阻器功率耗散。

  假如功率耗散非要害目标，则可选用一种方便的RC吸收器规划办法。依照经历，吸收器电容器Csnub应两倍于开关输出电容与估计装置电容之和。吸收器电阻器Rsnub则应满意

  通过优化的RC吸收器：在功率耗散是要害目标的状况下应选用一种更优的办法。首要，丈量MOSFET开关关断时在其节点(SW)处的瞬时振动频率(Fring)。在MOSFET两头焊接一个薄膜型100 pF、低ESR电容器。增大电容值，直至瞬时振动频率为原始丈量值的一半。现在，开关的总输出电容（添加的电容和原有寄生电容之和）增大到本来的四倍，而瞬时振动频率则与电路的电感电容之积的平方根成反比例。所以，寄生电容Cp是外加电容器电容值的三分之一。现在，寄生电感Lp可使用下式求出：

  只需求出寄生电感Lp和寄生电容Cp，就可依据以下计算公式确认吸收器的电阻器Rsnub和电容器Csnub。

  使用所有这些求出的值就可以完结电源开关吸收器规划，然后就可以在使用中完成。

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