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高频电源模块缓冲电路优化探讨 | |
http://www.dykf.com 2010/10/17 电源开发网 | |
实际上已导通的二极管在突然加上反向电压的一段时间内,电流下降到零以后,它并不立刻停止导通,还处于反向低阻状态。此时在反向电压作用下,载流子进入复合过程,于是在反方向继续流过电流;当载流子复合完毕,反向电流才迅速衰减到零。这个阶段就是二极管的反向恢复过程,如图1所示。 在反向电流衰减过程中,电路产生强烈的过渡过程,它在关断元件两端产生极高的过电压,即换流过电压;另外,因电流衰减时在关断元件上同时存在电流与电压,在元件中瞬时产生极大的功率,即所谓关断功率。 图中,Lk为变压器的漏感,Lp为二极管的串联寄生电感,Cp为二极管的并联寄生电容,VD为理想二极管。
主动钳位缓冲电路可以将整流桥上的电压钳位在一个适当的电压上。而且因为该缓冲电路中没有电阻,故不存在损耗。同时TVs零电压开关,也没有开关损耗,因此主动钳位缓冲电路的损耗比RC吸收电路小的多。但该方法需要增加一套控制电路和一个有源器件TVs,增加了系统的复杂性,而降低了可靠性。 在正常流通时,抑制噪声的磁芯饱和,具有很低的电感,几乎不存储能量。而在电流减少并试图过零时,矩形磁滞回线的磁芯退出饱和,磁芯表现出很大电感。这很大的电感阻止了电流相反方向变化,抑制了反向电流,也就消除了反向电流引起的尖峰。通常采用矩形磁滞回线材料的尖峰抑制器实现尖峰抑制。 当二极管导通时,流过电流Io(图6(a)中“I”),尖峰抑制器饱和(图6(b)中“I”),磁导率为空气磁导率μo,尖峰抑制器等效电感很小,相当于导线电感。 当二极管关断时,其正向电流由Io减少到零(图(a)中“II”)时,磁芯沿着磁化曲线“II”去磁,直到纵坐标上Br值。磁芯仍呈现低阻抗。由于二极管存在存储电荷仍然处于导通状态,而电路中存在反向电压,试图流过反向电流。如果没有尖峰抑制器,在反向电压的作用下,流过很大的反向恢复电流(图(a)中虚线所示),此大电流在寄生电感中存储能量,然后进入反向恢复时间trr,二极管反向电流下降。此反向恢复电流下降时造成很大的电压尖峰和电路噪声。当串入尖峰抑制器时,二极管在反向电压作用下开始试图流过反向电流时,尖峰抑制器退出饱和,呈现很大的阻抗,只有极小的反向电流(图(a)中过零阴影部分“III”)使磁芯沿磁化曲线“III”段去磁,这里磁导率非常高,视在电感很大,有效地阻止了高di/dt的反向恢复电流,使硬恢复变成软恢复,使得噪声大大减少。磁化能量绝大部分变成了磁滞损耗和涡流损耗。
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作者:赵东宇 来源:《电源世界》 点击数: |
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