用于電源設計的緩沖正向轉換器

計算要添加多少電容和電阻是一項具有挑戰性的任務(wù)。下面是解決這個(gè)問(wèn)題的捷徑。圖1顯示了正向轉換器的功率級。轉換器由干式變壓器操作，干式變壓器將輸入電壓耦合到次級電路，然后次級電路對輸入電壓進(jìn)行整流和濾波。干式變壓器反射主電壓和漏電感形成一個(gè)低阻抗電路，當D2通過(guò)這樣一個(gè)電阻被強制換向斷開(kāi)時(shí)，通常需要一個(gè)緩沖器。D2可以是一個(gè)硅p-n二極管，它具有反向恢復充電功能，必須在關(guān)閉前耗盡。這會(huì )增加漏電感中的過(guò)量電流，導致高頻振鈴和過(guò)高的二極管電壓。肖特基二極管和同步整流器的情況類(lèi)似，前者是由于其結電容大，后者是由于其關(guān)斷延遲時(shí)間。

圖1漏電感延遲D2閉合。圖2顯示了一些電路波形。頂部跡線(xiàn)是Q1泄漏電壓，中間跡線(xiàn)是D1和D2連接點(diǎn)處的電壓，底部跡線(xiàn)是流經(jīng)D1的電流。在上圖中，您可以看到，當Q1打開(kāi)時(shí)，其漏極電壓下降到輸入電壓以下，這導致二極管D1的電流增加。如果D2沒(méi)有反向恢復充電功能，當D1電流等于輸出電流時(shí)，節點(diǎn)電壓會(huì )上升。因為D2有反向恢復充電功能，D1電流會(huì )進(jìn)一步加大，開(kāi)始消耗電荷。一旦電荷耗盡，二極管關(guān)閉，這導致增加的節點(diǎn)電壓進(jìn)一步增加。請注意，電流將增加，直到節點(diǎn)電壓等于反射輸入電壓，因為漏電感兩端有一個(gè)正電壓。隨著(zhù)電流的增加，這個(gè)電流會(huì )對寄生電容充電，在電路中引起更多的振鈴和損耗。

圖2 D2關(guān)閉時(shí)，D2將導致過(guò)度振鈴

這些振鈴波形可能是不可接受的，因為它們可能會(huì )導致電磁干擾問(wèn)題或給二極管帶來(lái)不可接受的電壓應力。D2的RC緩沖器可以大大減少振鈴，同時(shí)幾乎不影響效率。您可以使用以下等式計算振鈴頻率(參見(jiàn)等式1):

等式1:

但是怎么知道電路中L和C的值呢？訣竅是通過(guò)在D2增加一個(gè)已知電容的電容來(lái)降低振鈴頻率，這樣你就得到兩個(gè)方程和兩個(gè)未知數。如果你加一個(gè)電容，正好能把振鈴頻率減半，那就更容易計算出上面的數值。要將頻率降低一半，您需要的總電容是您較初使用的寄生電容的4倍。然后，只需將增加的電容除以3，即可得到寄生電容。圖3示出了當頻率是初始振鈴頻率的一半時(shí)，D2兩端的470 pF電容器的波形。因此，電路的寄生電容約為150 pF。請注意，僅增加電容對振鈴幅度影響不大，電路需要一些電阻來(lái)抑制振鈴。這也是電容系數3是一個(gè)好的起點(diǎn)的另一個(gè)原因。如果電阻器選擇得當，它可以提供出色的阻尼效果，同時(shí)較大限度地降低對效率的影響。阻尼電阻的較佳值幾乎是寄生元件的典型電阻(見(jiàn)等式2)。信息來(lái)自：輸配電設備網(wǎng)絡(luò )

等式2:信息源：http://tede.cn

圖3將振鈴頻率提高了兩倍，以完成寄生計算。利用35 MHz振鈴頻率和150 pF寄生電容的等式1，可以計算出漏感為150 nH。將150 nH代入等式2，得到大約30歐姆的緩沖電阻值。圖4顯示了添加緩沖電阻的效果。振鈴完全消除，電壓應力從60V降低到40V。這樣就可以選擇一個(gè)額定電壓較低的二極管，從而提高效率。該過(guò)程的較后一步是計算緩沖電阻損耗。該過(guò)程的較后一步可以使用等式3來(lái)完成，其中f是工作頻率：信息源：等式3: #p#分頁(yè)標題#e#

一旦計算完成，您需要確定電路是否能夠承受緩沖器中的損耗。如果不能，需要平衡振鈴和緩沖損耗。有關(guān)如何選擇較佳阻尼電阻的詳細信息，請參考第3頁(yè)的圖3 《電源設計小貼士 4》。

圖4選擇合適的緩沖電阻可以完全消除振鈴?？傊?，緩沖正激變換器是一個(gè)簡(jiǎn)單的過(guò)程：1)加電容使振鈴頻率減半；2)計算寄生電容和電感；3)計算阻尼電阻和電感4)確定電路損耗是否在可接受的范圍內?！堕_(kāi)關(guān)模式電源轉換的進(jìn)步》，作者：m ddlebrrook，r.d .和Slobodan Cuk，第1卷和第2卷，第2版，TESLAco，1983年，第533頁(yè)。節選自加利福尼亞州歐文市莫克利街10號，電話(huà)：(714) 727-1960。(較好版c 1981)

來(lái)源：機電之家