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  • 用于功率开关的电阻-电容(RC)缓冲电路规划
用于功率开关的电阻-电容(RC)缓冲电路规划

用于功率开关的电阻-电容(RC)缓冲电路规划

  的功能,可在功率开关上布置缓冲器,按捺电压尖峰,并减幅开关断开时电路电感发生的振铃。正确规划缓冲器可提高可靠性和功率,并下降EMI。在各种不一样的缓冲器中,电阻电容(RC)缓冲器是最受喜欢的缓冲器电路。本文介绍功率开关为何需要用缓冲器。此外还供给一些有用小技巧,助您完成最优缓冲器规划。

  有多种不同的拓扑用于功率转换器、电机驱动器和电灯镇流器中。图1显现四种根本的功率开关电路。在所有四种根本电路中事实上在大部分功率开关电路中蓝线以内表明的是相同的开关二极管电感网络。该网络在所有这些电路中均具有相同的特性。因而,可利用图2中的简化电路进行开关瞬变时针对功率开关的开关功能剖析。因为开关瞬变期间,电感电流简直不变,因而选用电流源替代电感,如图所示。该电路的抱负电压和电流开关波形相同如图2所示。

  MOSFET开关关断时,它两头的电压将上升。但是,电流IL将持续流过MOSFET,直到开关电压抵达Vol。二极管导通后,电流IL开端下降。MOSFET开关导通时,状况相反,如图所示。这类开关称为“硬开关”。开关瞬变期间,有必要一起支撑最大电压和最大电流。因而,这种“硬开关”会使MOSFET开关接受高电压应力。

  在实践电路中,开关应力要高得多,因为存在寄生电感(Lp)和寄生电容(Cp),如图4所示。因为PCB布局与走线,Cp包括开关输出电容和杂散电容。Lp包括PCB路由寄生电感和MOSFET引线电感。这些来自功率器材的寄生电感和电容组成滤波器,并在关断瞬变发生后当即发生谐振,然后将过量电压振铃叠加到器材上,如图3所示。若要按捺峰值电压,可在开关上布置一个典型RC缓冲器,如图4所示。电阻值有必要挨近需减幅的寄生谐振阻抗值。缓冲器电容有必要大于谐振电路电容,一起又有必要足够小,以便将电阻功耗保持在最低水平。

  假如功耗并非重要的条件,那么有一种方法可以快速规划RC缓冲器。由经历可知,挑选缓冲器电容Csnub,使其等于开关输出电容值与装置电容预算值之和的两倍。挑选缓冲器电阻Rsnub ,所以:

  首要,丈量MOSFET开关节点(SW)在关断时的振铃频率(Fring)。在MOSFET上焊接一个100 pF低ESR薄膜电容。添加电容,直到振铃频率为初始丈量值的一半。现在,因为振铃频率与电路电感和电容乘积的平方根成反比,开关总输出电容(添加的电容与初始寄生电容之和)添加四倍。因而,寄生电容Cp为外部所添加电容值的1/3。现在,式经过下可获得寄生电感Lp:

  一旦求出寄生电感Lp和寄生电容Cp,缓冲器电阻Rsnub和电容Csnub便可依据下列核算做出合理的挑选。