專題:無源軟開關與有源軟開關
由于硬開關方式電源產生較大的電磁干攏和開關損耗,可靠性低,隨著頻率提高這種現象更嚴重.,因此軟開關電源應運而生,
實現軟開關主要有兩種方法:
1) 無源軟開關(無損吸收)
2) 有源軟開關
無源軟開關既不使用有源器件,也沒有耗能元件,既提高了電源效率也可高產品可靠性.但它不能實現真正意義上的ZVS或ZCS. 有源軟開關利用附加的有源元件能實現真正意義上的ZVS或ZCS,但也帶來一些附加損耗,可靠性也有一定影響.這兩種方法誰更好?更適用?
希望大家多多發言. 謝謝
專題:無源軟開關與有源軟開關
全部回復(34)
正序查看
倒序查看
無源軟開關比較可靠!這臺3KW APFC就是無源軟開關(無損吸收)!圖片右上邊紅色和黑色電感即是無損吸收的電感?br>
500) {this.resized=true; this.width=500; this.alt='這是一張縮略圖,點擊可放大。\n按住CTRL,滾動鼠標滾輪可自由縮放';this.style.cursor='hand'}" onclick="if(!this.resized) {return true;} else {window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/0/1068905282.jpg');}" onmousewheel="return imgzoom(this);">

0
回復
@大林電源
無源軟開關比較可靠!這臺3KWAPFC就是無源軟開關(無損吸收)!圖片右上邊紅色和黑色電感即是無損吸收的電感?br>[圖片]500){this.resized=true;this.width=500;this.alt='這是一張縮略圖,點擊可放大。\n按住CTRL,滾動鼠標滾輪可自由縮放';this.style.cursor='hand'}"onclick="if(!this.resized){returntrue;}else{window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/0/1068905282.jpg');}"onmousewheel="returnimgzoom(this);">
這臺3KW電源 APFC就是無源軟開關(無損吸收)!
500) {this.resized=true; this.width=500; this.alt='這是一張縮略圖,點擊可放大。\n按住CTRL,滾動鼠標滾輪可自由縮放';this.style.cursor='hand'}" onclick="if(!this.resized) {return true;} else {window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/0/1068905972.jpg');}" onmousewheel="return imgzoom(this);">

0
回復
@大林電源
這臺3KW電源APFC就是無源軟開關(無損吸收)![圖片]500){this.resized=true;this.width=500;this.alt='這是一張縮略圖,點擊可放大。\n按住CTRL,滾動鼠標滾輪可自由縮放';this.style.cursor='hand'}"onclick="if(!this.resized){returntrue;}else{window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/0/1068905972.jpg');}"onmousewheel="returnimgzoom(this);">
圖片3 APFC PCB
500) {this.resized=true; this.width=500; this.alt='這是一張縮略圖,點擊可放大。\n按住CTRL,滾動鼠標滾輪可自由縮放';this.style.cursor='hand'}" onclick="if(!this.resized) {return true;} else {window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/0/1068906208.jpg');}" onmousewheel="return imgzoom(this);">

0
回復
@大林電源
圖片3APFCPCB[圖片]500){this.resized=true;this.width=500;this.alt='這是一張縮略圖,點擊可放大。\n按住CTRL,滾動鼠標滾輪可自由縮放';this.style.cursor='hand'}"onclick="if(!this.resized){returntrue;}else{window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/0/1068906208.jpg');}"onmousewheel="returnimgzoom(this);">
轉一貼 無損吸收網絡在電源技術中的應用!--ZT應用資料
無損吸收網絡在電源技術中的應用
方良楊浩重慶大學電氣工程學院電工理論與新技術系(重慶400044)
薛建平王學紀中國航天科技集團771研究所(西安710075)
1前言
無損吸收網絡也稱為諧振吸收網絡.它能夠把從輸入或輸出電路中吸收的能量進行再利用,或者傳輸給下一個周期.無損吸收網絡包括電流和電壓吸收網絡、上升沿與箝位二合一型電壓吸收網絡.無損吸收網絡和有損吸收網絡的基本原理一致,但是普通的無損吸收網絡沒有衰減(即損耗功能),而為了抑制三次諧波常常在無損吸收網絡中使用小電阻器.
2無損電壓吸收網絡
電壓吸收網絡通過把能量轉移到電容器中來控制電壓,而在有損吸收網絡中,這個能量從電容器中釋放出來并轉化為熱能.在無損吸收網絡中傳輸能量的方式,一種是反饋給電源,一種是傳輸給負載,或者使能量在吸收網絡內部循環.本文僅介紹幾種無損電壓吸收網絡(諧振能量恢復電壓吸收網絡)的基本類型.在一些應用中,特別是與電流吸收網絡一起使用時,無損電壓吸收網絡將變得非常復雜.
3雙端電壓吸收網絡
該網絡的基本電路之一是由三個二極管、兩個電容器、一個電感器(3D-2C-1L)組成的電路,如圖1a所示.該網絡與一般開關電路的連接如圖1b所示.這個吸收網絡可以應用到所有三相變換電路、降壓電路、升壓電路及降壓升壓電路中.這是一個上升沿控制型吸收網絡,它不能用于箝位電路.通常情況下,兩個電容器的大小相同,兩個電容器和電感器的諧振頻率高于開關頻率.
為了理解吸收網絡的工作狀態,假設圖1b中的開關管斷開,電感器電流流過主二極管,兩個電容器放電.當開關管導通時,吸收網絡必須復位.由于開關管導通時,二極管D1和D2將關斷,吸收網絡電感器L1兩端施加電壓VCC.電流流過與電容器諧振的電感器,直到電流為零,此時與電感器串聯的二極管關斷,因此兩個電容器上的電壓被充到VCC,吸收網絡為開關管斷開做準備.當開關管斷開時,所有流過主電感器的電流將流入兩個電容器.與電容器串聯的兩個二極管導通,使兩個電容器并聯.兩個電容器控制開關管的電壓轉換速率.因電容器吸收了所有的電感器電流,開關管的關斷損耗非常小.當電容器放電結束時,主二極管箝位吸收網絡的電壓,為下一個周期開始做準備.
圖1雙端電壓吸收網絡的結構和與開關電路的連接
進行設計時,首先要知道開關管峰值電流的大小、VCC的最大值以及要求的開關管電壓上升時間.兩個并聯電容器的大小可以根據下式計算出. 2C=I·tr/VCC,式中C是其中一個電容器的值(C1與C2的大小相同),I是開關管的峰值電流,tr是要求的最大上升時間,VCC是最大的電源電壓.
電容器的充電時間是兩個電容器與一個電感器串聯的一個完整諧振周期的一半.這個時間周期必須小于預期的開關管導通的最小時間.否則,吸收網絡將不能完全復位,而且將增大開關管損耗.一旦知道了復位時間,電感量可根據下式計算:其中,L是吸收網絡的電感量,t是復位時間. 我們必須知道吸收網絡電感器中的峰值電流,這樣可以得到串聯電感器和二極管的大小,以便控制電流.根據一個周期內的電感器和電容器中存儲能量相等得到峰值電流,公式為:.
其中,I是電感器中的峰值電流.一個重要因素是半正弦電流脈沖,當開關管導通時,它必須流經開關管使吸收網絡復位.開關管必須可以根據負載電流調整這個電流.
實際應用時,可使一個電容器比另一個大10%~20%,以確保兩個電容器中至少有一個可以完全充電到VCC.這樣開關管的功率損耗和應力會達到最小.
例如:一個開關管的電流是1.0A,電壓是400V,上升時間為400ns.每個電容器的值均為500pF,恢復時間是10μs,得到電感量為400μH,電感器中的峰值電流是316mA.注意,此時帶有一個小電容器的二極管的恢復電荷變得非常重要.這個二極管的速度必須非常快,并且有一個非常低的恢復電荷.流過二極管的平均電流很小,所以它們的功率不必太大.如果恢復電荷過大,電容器中儲存的能量將不能保證網絡在下一個周期復位.
4三端吸收網絡
該網絡包括三個二極管、兩個電容器、一個電感器.它的工作狀態與雙端電路相似,三端吸收網絡如圖2a、圖2b所示.圖2c的電路表明了吸收網絡與一般變換器的連接關系.這個吸級網絡屬于上升沿控制型吸收網絡,可以和降壓電路、升壓電路或者反激電路一起使用.參考圖2c,開關管斷開時電路開始工作,電容器C1放電,C2充電到VCC.主電感器L0中的電流流過主二極管D0.當開關管導通時,二極管D1、D2關斷.VCC施加到吸收網絡電感器L1的兩端.電流從C2通過L1和D3給C1充電.當C2放電結束時,C1充電到VCC,電感器L1中的電流為0.和電感器L1串聯的二極管D3截止.開關管關斷一段時間后,流過L0的電流流入吸收網絡,通過D2給C2充電,C1通過D1放電,這樣來控制開關管電壓的上升沿.即使一個電容器正在充電,另一個電容器正在放電,兩個并聯的電容器也可以有效的工作.三端吸收網絡的設計與前述的雙端吸收網絡的設計基本上是一致的.
41帶有中間電壓的電壓吸收網絡
圖3a所示的電壓吸收網絡要求一個中間電壓,這使得該網絡對于正激和反激變換器非常有用.這種吸收網絡是一個三端網絡,它可以用作上升沿控制型吸收網絡或者箝位型吸收網絡.圖3b說明了該吸收網絡和一般變換器的連接關系.這個電路中,吸收網絡作為一個上升沿控制型吸收網絡工作.箝位式工作狀態的電路是相同的,只是元件值不同.這個電路通常與諧振能量恢復電流型吸收網絡一起使用.
圖2三端吸收網絡及與變換器的連接
圖3帶有中間電壓的電壓吸收網絡
圖4電流吸收網絡的基本結構及其與變換器的連接
開關管斷開時吸收網絡開始工作,電容器被充電到V1-V2.在一個降壓或者反激變換器中,這個電壓是輸入和輸出電壓之差.當開關管導通時,電容使L1上的電壓極性反相,L1和C1產生諧振,直到流過吸收網絡的電流為0或者二極管D1導通(D1導通后箝位電壓).圖3b中,電容器電壓將反相,但不會大于V2.當開關管斷開時,主電感器上的電流將流入電容器,通過D1并返回到V2,以此通過開關管控制電壓上升沿.當電壓足夠高時,可以使開關管導通,這時主二極管和電容器將充電到最初狀態(V1-V2).
如果圖3b中的V1-V2小于V2,復位結束時,吸收網絡電容器上的電壓達不到V2.這時,開關管處于零壓狀態,但不會關斷.開關管將在中間電壓處斷開,中間電壓取決于D1導通時那一點的電壓.
這個吸收網絡的設計過程與前面講的雙端無損吸收網絡的設計過程相似.電容值C由公式I=C·dv/dt求得.式中I是開關管中的最大電流,dv/dt是開關的最大電壓變化率.電感值L取決于復位時間和電容的大小,L=4t2/Cπ2,t是電容器復位的時間,小于正常工作狀態下最小的脈沖寬度.
電感器中的峰值電流可以根據I2=CV2/L計算.
上式中的I是峰值電感電流,V是電容器的初始電壓并且等于圖3b中的(V1-V2).
5無損電流吸收網絡
電流吸收網絡的基本原理是能量存儲在一個電感器中,這個電感器控制著開關管中電流的上升沿.無損電流吸收網絡和對應的有損電流吸收網絡的基本功能是一樣的,與開關管串聯的電感器控制電流的上升沿.無損電流吸收網絡的每一個周期中電感器中存儲的能量都轉移到輸入端或者輸出端,否則,這些能量將被損耗.
51反激復位電流吸收網絡
通過給電感器加一些繞組,可以把電感器中的能量轉移到任何地方并提供過壓保護,這個保護是通過在開關管上設置導通率和恢復電壓實現的.圖4a所示為基本的吸收網絡.圖4b和圖4c表示出把吸收網絡和一般變換器連接的兩種方法.具體的方法取決于電路是降壓變換器、反激變換器(圖4b)或者升壓變換器(圖4c).盡管其它連接方式可以把能量反饋到輸入端,通常情況下還是把能量轉移到負載中.
這種吸收網絡的設計非常簡單.初級電感量和損耗網絡中的電感量相同.復位過程中,開關管兩端的電壓取決于開關管的導通率及電源或負載的電壓.
這類吸收網絡的主要問題是初次級電感器之間的漏感,它可能在開關管兩端引起一個大的電壓尖峰.該吸收網絡通常與上升和下降時間長的大功率變換器一起使用.也可以和上升沿控制型吸收網絡中的變換器一起使用.初次級電感器之間通常要加簡單的RC吸收網絡.
52諧振恢復電流型吸收網絡
圖5a所示電路由一般變換器和電流型吸收網絡構成.在這種吸收網絡中能量被轉換為變換器的電壓.在箝位狀態下,進行吸收網絡中的能量恢復.當開關管斷開時能量被恢復,開關管兩端的電壓(輸入電壓或輸出電壓)被箝位在變換器中的最高電壓.很明顯,一個簡單二極管可以取代RLD網絡,所以必須有充分使用RLD網絡的理由.RLD網絡的作用是使吸收網絡電感器中實際流過的電流盡快地減小到零.如果使用一個簡單的二極管,開關管將被箝位,但是吸收網絡的電感器兩端沒有電壓,所以二極管將繼續導通,直到開關管再次導通,這時二極管作為一個電流吸收部件將不起作用.
圖5諧振恢復電流型吸收網絡
圖5a中的吸收網絡為每一個周期中吸收電感器中電流復位為零提供電壓.開關管電壓在其關斷時箝位是這個電路的又一個優點.吸收電容器應該較小,因為吸收電感器能量變化時電容器電壓會有相應的變化.電容器上的電壓的變化使得電感器電流復位到零.可以利用電感器與電容器之間的能量存儲關系計算電容的大小,即C=LI2/V2
式中,C是吸收網絡中的電容量,L是電感量,I是開關管關斷時的電流,V是電容器上的電壓變化量.注意電容較小時,電壓較大,電感器復位較快.
復位時間大約是一個諧振周期的四分之一,式中,t是復位時間,L是吸收網絡中的電感,C是電容.
用于使電容器放電的電感器可大可小.如果其值較小,諧振頻率比開關頻率小.為了抑制半個周期的諧振現象,串聯二極管是非常必要的.L和C諧振將使電容器放電,在放電周期的最后,電容器電壓將遠低于正常值,如同在開始時高于正常值一樣.電感量大意味著諧振頻率高于開關頻率.因為電感器持續導通,二極管可以去掉.電容器上的電壓波形是相似的,但放電波形將是一條直線.唯一問題是放電電感器和電容器的諧振頻率必須足夠高,這樣開關管上的瞬間峰值電壓將不會超過它的耐壓值.如果電容器和復位電感器的諧振頻率大于開關頻率,電容器上的電壓可以隨負載電流而變化.必須注意峰值電壓不能超過開關管的額定值.
例:圖5a所示電路,開關管電流是10A,串聯電感器的值是40μH,因為開關頻率為100kHz,所以電感器的恢復時間選為10μs,電容器選為0.01μF.電容器的電壓變化值將是63V.恢復網絡的電感器根據以上討論可大可小.
圖5b所示的吸收網絡試圖解決稍不同于圖5a的問題.開關管導通時兩個吸收網絡都控制流過開關管中的電流,但圖5b所示的能量恢復電路可補償二極管的關斷損耗.吸收網絡中的電感器存儲著二極管的反向恢復電荷,它可以使二極管工作在過壓條件下.圖5b中的吸收網絡循環使用這個能量.
除工作在箝位狀態下以外,圖5b中的吸收網絡的能量恢復部分與圖3b的電壓吸收網絡一樣.開關管斷開時吸收網絡開始工作,主二極管D0傳輸電感器L0電流.當開關管導通時,電感器L1中的電流將斜線上升,流過D0的電流將沿斜線下降,最后將達到零而截止.D0兩端的電壓將不會改變,直到它完全截止.由于在短時間內主電感器電流將不會做有效的變化,D0反向恢復電流隨著二極管的截止必須流入吸收網絡的電感器L1.一旦D0完全截止,因電感器L1中的電流大于主電感器L0中的電流,電感器L1將使二極管陽極電位為地電位.二極管關斷需要的能量存儲在吸收網絡的電感器中.圖5b的吸收網絡用于再利用存儲在電感器中剩余能量.在D0截止以后,電壓降至零,電容器C1通過二極管D1開始充電.電感器L1中的多余能量將轉移到電容器中.當開關管關斷時,主二極管D0將再次導通,吸收網絡放電電感器L2將給吸收網絡電容器反向充電.這樣就給下一個周期做準備,因為能量恢復網絡工作在箝位模式,電容相對較大,它兩端的電壓將較小. 例:和上個例子相同,如圖5b的電路.二極管反向恢復電流假定為05A的峰值,吸收電感器的值是40μH.能量將在10μs內轉移到電容器中,所以電容值為001μF.二極管上的電壓將達到32V的峰值.恢復時間為2μs的復位電感器可以小些.注意復位時間為半個周期,所以公式為,復位電感器是40μH,但是它只承受05A的峰值電流.
6復位型無損電壓箝位變換器
因為該電路必須有一個變壓器,所以必須特別說明.該電路是工作在箝位模式下的電壓吸收網絡,特別適用于推挽變換器.圖6所示為正激變換器電路.
圖6 正激變換器電路
圖7 正激變換器
圖6中的變壓器繞組N1是初級電源繞組.繞組N2是復位繞組,它控制電容器上的電壓并且提供正激變換器需要的磁芯復位.兩個繞組匝數相等,這樣限制變換器最大的占空比為50%.開關管導通時電路開始工作,電容器通過復位繞組充電到VCC.當開關管關斷時,變壓器漏感和勵磁電感將使開關管電壓超過VCC.當開關管兩端電壓達到二倍的VCC時,二極管D1導通,變壓器漏感中的電流將被電容器和二極管箝位.復位繞組將通過二極管傳導勵磁電流,以致變壓器磁芯復位.當開關管導通時,電容器仍然維持從漏感中獲得的能量,將將向復位繞組放電,電壓將再次達到VCC.為了抑制電容器與繞組之間的諧振現象,需要給變壓器的復位繞組串聯一個小電阻器.電容器必須足夠大,以很小的電壓變化吸收漏感中的能量.二極管要能夠承受峰值電流,它的額定電壓至少應是VCC的二倍.
7吸收二極管
在電源變壓器中,一些二極管由開關管控制正向偏置,其它二極管反向偏置.正向偏置二極管常常受輸出電路中儲能元件的影響而自動導通,而反向偏置二極管卻受儲能元件影響而自動關斷.給二極管添加一個吸收網絡,可以確保不會給開關管增加負荷.例如,給正激變換器的輸出端增加一個簡單的RC吸收網絡,將會在開關管導通時給開關管增加一個尖峰電流.然而為了抑制旁路二極管和變壓器漏感的反向電流產生振蕩,需要一個RC電路.
圖7所示電路是包括兩個簡單RC電路的正激變換器,變壓器漏感也被明確表示出來.輸出端有兩個必須控制的諧振因子.第一個諧振電路由變壓器漏感、與輸出電感器、電容器和寄生電容器并聯的二極管電容器組成.D1截止時,二極管D1中的恢復電流使電路導通.當開關管導通時,這個現象發生,所以必須使C1的值最小.通常情況下寄生電感最大,輸出部分的諧振頻率最小.因為在這一點電壓漂移最小,吸收了C1和R1之間的諧振會使損耗最小.
另一個諧振現象取決于變壓器漏感和D2的寄生電容.D2的陽極會因為反向恢復電流而振蕩.因為寄生電容較小,這個諧振的頻率將大于其它諧振頻率.這樣就要求C2的值較小,使得R2消耗的功率最小.當開關管關斷時,這個電路開始工作.使用與D1串聯的電流吸收網絡可以控制二極管的截止.
8注意事項
吸收網絡(特別是箝位吸收網絡)中使用的元件的特性是非常重要的.吸收網絡中的電流變化率非常大,很小的寄生現象幾乎可以使吸收網絡完全失效.如果去掉升壓變換器中的一個箝位吸收網絡,而升壓變換器在功率板的地層有25mm長的引線就可以產生一個足夠大的寄生電感,這個電感可以產生50MHz的大幅度振蕩.
對印制板布線具有良好的經驗是非常重要的,而且設置地平面層是很必要的.為了抑制干擾,通過高頻電流的印制線必須遠離印制線密集區.
吸收網絡一般不選用大功率二極管.最好選擇小功率二極管,因此,只需較小的散熱器.但使用的二極管除承受低的平均電流外還必須承受大的峰值電流.特別是在無損吸收網絡中,二極管需要有較低的恢復電荷.
和電容器并聯的電感器必須最小化.吸收網絡運行正常時,電感器的頻帶要盡可能寬.電感器本身參與并聯諧振,這個諧振是不能抑制的,必須通過改變繞組的結構來減小繞組的寄生電容.采取層繞法的寄生電容最大,而分段繞和疊繞技術可以減小繞組的寄生電容.
和電感器串聯的電容器必須最小化.為了減小電路的寄生電感,電容器常常并聯.大電容器的串聯電感器可以和與它并聯的小電容器產生諧振,諧振電路將有較高的品質因素Q.這一點也特別適用于升壓變換器中的輸出電容器、降壓變換器中的輸入電容器以及反激變換器中所有的電容器.
RC阻尼網絡中使用的電阻器必須是低電感型的.無寄生電感的線繞電阻器通常有較大的自感,并將引起振蕩以及高頻處的過沖.可以給串聯型RC網絡并聯在一個線繞電阻器上來抑制線繞電阻器中的自感.
9結論
一個合適的吸收網絡加強了系統的可靠性,使它比沒有吸收網絡的系統更有效、更穩定.恰當的吸收網絡可使系統在運行超時甚至超過允許溫度條件下正常運行.所以掌握和使用好吸收網絡是很值得的.
1068906727.htm
無損吸收網絡在電源技術中的應用
方良楊浩重慶大學電氣工程學院電工理論與新技術系(重慶400044)
薛建平王學紀中國航天科技集團771研究所(西安710075)
1前言
無損吸收網絡也稱為諧振吸收網絡.它能夠把從輸入或輸出電路中吸收的能量進行再利用,或者傳輸給下一個周期.無損吸收網絡包括電流和電壓吸收網絡、上升沿與箝位二合一型電壓吸收網絡.無損吸收網絡和有損吸收網絡的基本原理一致,但是普通的無損吸收網絡沒有衰減(即損耗功能),而為了抑制三次諧波常常在無損吸收網絡中使用小電阻器.
2無損電壓吸收網絡
電壓吸收網絡通過把能量轉移到電容器中來控制電壓,而在有損吸收網絡中,這個能量從電容器中釋放出來并轉化為熱能.在無損吸收網絡中傳輸能量的方式,一種是反饋給電源,一種是傳輸給負載,或者使能量在吸收網絡內部循環.本文僅介紹幾種無損電壓吸收網絡(諧振能量恢復電壓吸收網絡)的基本類型.在一些應用中,特別是與電流吸收網絡一起使用時,無損電壓吸收網絡將變得非常復雜.
3雙端電壓吸收網絡
該網絡的基本電路之一是由三個二極管、兩個電容器、一個電感器(3D-2C-1L)組成的電路,如圖1a所示.該網絡與一般開關電路的連接如圖1b所示.這個吸收網絡可以應用到所有三相變換電路、降壓電路、升壓電路及降壓升壓電路中.這是一個上升沿控制型吸收網絡,它不能用于箝位電路.通常情況下,兩個電容器的大小相同,兩個電容器和電感器的諧振頻率高于開關頻率.
為了理解吸收網絡的工作狀態,假設圖1b中的開關管斷開,電感器電流流過主二極管,兩個電容器放電.當開關管導通時,吸收網絡必須復位.由于開關管導通時,二極管D1和D2將關斷,吸收網絡電感器L1兩端施加電壓VCC.電流流過與電容器諧振的電感器,直到電流為零,此時與電感器串聯的二極管關斷,因此兩個電容器上的電壓被充到VCC,吸收網絡為開關管斷開做準備.當開關管斷開時,所有流過主電感器的電流將流入兩個電容器.與電容器串聯的兩個二極管導通,使兩個電容器并聯.兩個電容器控制開關管的電壓轉換速率.因電容器吸收了所有的電感器電流,開關管的關斷損耗非常小.當電容器放電結束時,主二極管箝位吸收網絡的電壓,為下一個周期開始做準備.
圖1雙端電壓吸收網絡的結構和與開關電路的連接
進行設計時,首先要知道開關管峰值電流的大小、VCC的最大值以及要求的開關管電壓上升時間.兩個并聯電容器的大小可以根據下式計算出. 2C=I·tr/VCC,式中C是其中一個電容器的值(C1與C2的大小相同),I是開關管的峰值電流,tr是要求的最大上升時間,VCC是最大的電源電壓.
電容器的充電時間是兩個電容器與一個電感器串聯的一個完整諧振周期的一半.這個時間周期必須小于預期的開關管導通的最小時間.否則,吸收網絡將不能完全復位,而且將增大開關管損耗.一旦知道了復位時間,電感量可根據下式計算:其中,L是吸收網絡的電感量,t是復位時間. 我們必須知道吸收網絡電感器中的峰值電流,這樣可以得到串聯電感器和二極管的大小,以便控制電流.根據一個周期內的電感器和電容器中存儲能量相等得到峰值電流,公式為:.
其中,I是電感器中的峰值電流.一個重要因素是半正弦電流脈沖,當開關管導通時,它必須流經開關管使吸收網絡復位.開關管必須可以根據負載電流調整這個電流.
實際應用時,可使一個電容器比另一個大10%~20%,以確保兩個電容器中至少有一個可以完全充電到VCC.這樣開關管的功率損耗和應力會達到最小.
例如:一個開關管的電流是1.0A,電壓是400V,上升時間為400ns.每個電容器的值均為500pF,恢復時間是10μs,得到電感量為400μH,電感器中的峰值電流是316mA.注意,此時帶有一個小電容器的二極管的恢復電荷變得非常重要.這個二極管的速度必須非常快,并且有一個非常低的恢復電荷.流過二極管的平均電流很小,所以它們的功率不必太大.如果恢復電荷過大,電容器中儲存的能量將不能保證網絡在下一個周期復位.
4三端吸收網絡
該網絡包括三個二極管、兩個電容器、一個電感器.它的工作狀態與雙端電路相似,三端吸收網絡如圖2a、圖2b所示.圖2c的電路表明了吸收網絡與一般變換器的連接關系.這個吸級網絡屬于上升沿控制型吸收網絡,可以和降壓電路、升壓電路或者反激電路一起使用.參考圖2c,開關管斷開時電路開始工作,電容器C1放電,C2充電到VCC.主電感器L0中的電流流過主二極管D0.當開關管導通時,二極管D1、D2關斷.VCC施加到吸收網絡電感器L1的兩端.電流從C2通過L1和D3給C1充電.當C2放電結束時,C1充電到VCC,電感器L1中的電流為0.和電感器L1串聯的二極管D3截止.開關管關斷一段時間后,流過L0的電流流入吸收網絡,通過D2給C2充電,C1通過D1放電,這樣來控制開關管電壓的上升沿.即使一個電容器正在充電,另一個電容器正在放電,兩個并聯的電容器也可以有效的工作.三端吸收網絡的設計與前述的雙端吸收網絡的設計基本上是一致的.
41帶有中間電壓的電壓吸收網絡
圖3a所示的電壓吸收網絡要求一個中間電壓,這使得該網絡對于正激和反激變換器非常有用.這種吸收網絡是一個三端網絡,它可以用作上升沿控制型吸收網絡或者箝位型吸收網絡.圖3b說明了該吸收網絡和一般變換器的連接關系.這個電路中,吸收網絡作為一個上升沿控制型吸收網絡工作.箝位式工作狀態的電路是相同的,只是元件值不同.這個電路通常與諧振能量恢復電流型吸收網絡一起使用.
圖2三端吸收網絡及與變換器的連接
圖3帶有中間電壓的電壓吸收網絡
圖4電流吸收網絡的基本結構及其與變換器的連接
開關管斷開時吸收網絡開始工作,電容器被充電到V1-V2.在一個降壓或者反激變換器中,這個電壓是輸入和輸出電壓之差.當開關管導通時,電容使L1上的電壓極性反相,L1和C1產生諧振,直到流過吸收網絡的電流為0或者二極管D1導通(D1導通后箝位電壓).圖3b中,電容器電壓將反相,但不會大于V2.當開關管斷開時,主電感器上的電流將流入電容器,通過D1并返回到V2,以此通過開關管控制電壓上升沿.當電壓足夠高時,可以使開關管導通,這時主二極管和電容器將充電到最初狀態(V1-V2).
如果圖3b中的V1-V2小于V2,復位結束時,吸收網絡電容器上的電壓達不到V2.這時,開關管處于零壓狀態,但不會關斷.開關管將在中間電壓處斷開,中間電壓取決于D1導通時那一點的電壓.
這個吸收網絡的設計過程與前面講的雙端無損吸收網絡的設計過程相似.電容值C由公式I=C·dv/dt求得.式中I是開關管中的最大電流,dv/dt是開關的最大電壓變化率.電感值L取決于復位時間和電容的大小,L=4t2/Cπ2,t是電容器復位的時間,小于正常工作狀態下最小的脈沖寬度.
電感器中的峰值電流可以根據I2=CV2/L計算.
上式中的I是峰值電感電流,V是電容器的初始電壓并且等于圖3b中的(V1-V2).
5無損電流吸收網絡
電流吸收網絡的基本原理是能量存儲在一個電感器中,這個電感器控制著開關管中電流的上升沿.無損電流吸收網絡和對應的有損電流吸收網絡的基本功能是一樣的,與開關管串聯的電感器控制電流的上升沿.無損電流吸收網絡的每一個周期中電感器中存儲的能量都轉移到輸入端或者輸出端,否則,這些能量將被損耗.
51反激復位電流吸收網絡
通過給電感器加一些繞組,可以把電感器中的能量轉移到任何地方并提供過壓保護,這個保護是通過在開關管上設置導通率和恢復電壓實現的.圖4a所示為基本的吸收網絡.圖4b和圖4c表示出把吸收網絡和一般變換器連接的兩種方法.具體的方法取決于電路是降壓變換器、反激變換器(圖4b)或者升壓變換器(圖4c).盡管其它連接方式可以把能量反饋到輸入端,通常情況下還是把能量轉移到負載中.
這種吸收網絡的設計非常簡單.初級電感量和損耗網絡中的電感量相同.復位過程中,開關管兩端的電壓取決于開關管的導通率及電源或負載的電壓.
這類吸收網絡的主要問題是初次級電感器之間的漏感,它可能在開關管兩端引起一個大的電壓尖峰.該吸收網絡通常與上升和下降時間長的大功率變換器一起使用.也可以和上升沿控制型吸收網絡中的變換器一起使用.初次級電感器之間通常要加簡單的RC吸收網絡.
52諧振恢復電流型吸收網絡
圖5a所示電路由一般變換器和電流型吸收網絡構成.在這種吸收網絡中能量被轉換為變換器的電壓.在箝位狀態下,進行吸收網絡中的能量恢復.當開關管斷開時能量被恢復,開關管兩端的電壓(輸入電壓或輸出電壓)被箝位在變換器中的最高電壓.很明顯,一個簡單二極管可以取代RLD網絡,所以必須有充分使用RLD網絡的理由.RLD網絡的作用是使吸收網絡電感器中實際流過的電流盡快地減小到零.如果使用一個簡單的二極管,開關管將被箝位,但是吸收網絡的電感器兩端沒有電壓,所以二極管將繼續導通,直到開關管再次導通,這時二極管作為一個電流吸收部件將不起作用.
圖5諧振恢復電流型吸收網絡
圖5a中的吸收網絡為每一個周期中吸收電感器中電流復位為零提供電壓.開關管電壓在其關斷時箝位是這個電路的又一個優點.吸收電容器應該較小,因為吸收電感器能量變化時電容器電壓會有相應的變化.電容器上的電壓的變化使得電感器電流復位到零.可以利用電感器與電容器之間的能量存儲關系計算電容的大小,即C=LI2/V2
式中,C是吸收網絡中的電容量,L是電感量,I是開關管關斷時的電流,V是電容器上的電壓變化量.注意電容較小時,電壓較大,電感器復位較快.
復位時間大約是一個諧振周期的四分之一,式中,t是復位時間,L是吸收網絡中的電感,C是電容.
用于使電容器放電的電感器可大可小.如果其值較小,諧振頻率比開關頻率小.為了抑制半個周期的諧振現象,串聯二極管是非常必要的.L和C諧振將使電容器放電,在放電周期的最后,電容器電壓將遠低于正常值,如同在開始時高于正常值一樣.電感量大意味著諧振頻率高于開關頻率.因為電感器持續導通,二極管可以去掉.電容器上的電壓波形是相似的,但放電波形將是一條直線.唯一問題是放電電感器和電容器的諧振頻率必須足夠高,這樣開關管上的瞬間峰值電壓將不會超過它的耐壓值.如果電容器和復位電感器的諧振頻率大于開關頻率,電容器上的電壓可以隨負載電流而變化.必須注意峰值電壓不能超過開關管的額定值.
例:圖5a所示電路,開關管電流是10A,串聯電感器的值是40μH,因為開關頻率為100kHz,所以電感器的恢復時間選為10μs,電容器選為0.01μF.電容器的電壓變化值將是63V.恢復網絡的電感器根據以上討論可大可小.
圖5b所示的吸收網絡試圖解決稍不同于圖5a的問題.開關管導通時兩個吸收網絡都控制流過開關管中的電流,但圖5b所示的能量恢復電路可補償二極管的關斷損耗.吸收網絡中的電感器存儲著二極管的反向恢復電荷,它可以使二極管工作在過壓條件下.圖5b中的吸收網絡循環使用這個能量.
除工作在箝位狀態下以外,圖5b中的吸收網絡的能量恢復部分與圖3b的電壓吸收網絡一樣.開關管斷開時吸收網絡開始工作,主二極管D0傳輸電感器L0電流.當開關管導通時,電感器L1中的電流將斜線上升,流過D0的電流將沿斜線下降,最后將達到零而截止.D0兩端的電壓將不會改變,直到它完全截止.由于在短時間內主電感器電流將不會做有效的變化,D0反向恢復電流隨著二極管的截止必須流入吸收網絡的電感器L1.一旦D0完全截止,因電感器L1中的電流大于主電感器L0中的電流,電感器L1將使二極管陽極電位為地電位.二極管關斷需要的能量存儲在吸收網絡的電感器中.圖5b的吸收網絡用于再利用存儲在電感器中剩余能量.在D0截止以后,電壓降至零,電容器C1通過二極管D1開始充電.電感器L1中的多余能量將轉移到電容器中.當開關管關斷時,主二極管D0將再次導通,吸收網絡放電電感器L2將給吸收網絡電容器反向充電.這樣就給下一個周期做準備,因為能量恢復網絡工作在箝位模式,電容相對較大,它兩端的電壓將較小. 例:和上個例子相同,如圖5b的電路.二極管反向恢復電流假定為05A的峰值,吸收電感器的值是40μH.能量將在10μs內轉移到電容器中,所以電容值為001μF.二極管上的電壓將達到32V的峰值.恢復時間為2μs的復位電感器可以小些.注意復位時間為半個周期,所以公式為,復位電感器是40μH,但是它只承受05A的峰值電流.
6復位型無損電壓箝位變換器
因為該電路必須有一個變壓器,所以必須特別說明.該電路是工作在箝位模式下的電壓吸收網絡,特別適用于推挽變換器.圖6所示為正激變換器電路.
圖6 正激變換器電路
圖7 正激變換器
圖6中的變壓器繞組N1是初級電源繞組.繞組N2是復位繞組,它控制電容器上的電壓并且提供正激變換器需要的磁芯復位.兩個繞組匝數相等,這樣限制變換器最大的占空比為50%.開關管導通時電路開始工作,電容器通過復位繞組充電到VCC.當開關管關斷時,變壓器漏感和勵磁電感將使開關管電壓超過VCC.當開關管兩端電壓達到二倍的VCC時,二極管D1導通,變壓器漏感中的電流將被電容器和二極管箝位.復位繞組將通過二極管傳導勵磁電流,以致變壓器磁芯復位.當開關管導通時,電容器仍然維持從漏感中獲得的能量,將將向復位繞組放電,電壓將再次達到VCC.為了抑制電容器與繞組之間的諧振現象,需要給變壓器的復位繞組串聯一個小電阻器.電容器必須足夠大,以很小的電壓變化吸收漏感中的能量.二極管要能夠承受峰值電流,它的額定電壓至少應是VCC的二倍.
7吸收二極管
在電源變壓器中,一些二極管由開關管控制正向偏置,其它二極管反向偏置.正向偏置二極管常常受輸出電路中儲能元件的影響而自動導通,而反向偏置二極管卻受儲能元件影響而自動關斷.給二極管添加一個吸收網絡,可以確保不會給開關管增加負荷.例如,給正激變換器的輸出端增加一個簡單的RC吸收網絡,將會在開關管導通時給開關管增加一個尖峰電流.然而為了抑制旁路二極管和變壓器漏感的反向電流產生振蕩,需要一個RC電路.
圖7所示電路是包括兩個簡單RC電路的正激變換器,變壓器漏感也被明確表示出來.輸出端有兩個必須控制的諧振因子.第一個諧振電路由變壓器漏感、與輸出電感器、電容器和寄生電容器并聯的二極管電容器組成.D1截止時,二極管D1中的恢復電流使電路導通.當開關管導通時,這個現象發生,所以必須使C1的值最小.通常情況下寄生電感最大,輸出部分的諧振頻率最小.因為在這一點電壓漂移最小,吸收了C1和R1之間的諧振會使損耗最小.
另一個諧振現象取決于變壓器漏感和D2的寄生電容.D2的陽極會因為反向恢復電流而振蕩.因為寄生電容較小,這個諧振的頻率將大于其它諧振頻率.這樣就要求C2的值較小,使得R2消耗的功率最小.當開關管關斷時,這個電路開始工作.使用與D1串聯的電流吸收網絡可以控制二極管的截止.
8注意事項
吸收網絡(特別是箝位吸收網絡)中使用的元件的特性是非常重要的.吸收網絡中的電流變化率非常大,很小的寄生現象幾乎可以使吸收網絡完全失效.如果去掉升壓變換器中的一個箝位吸收網絡,而升壓變換器在功率板的地層有25mm長的引線就可以產生一個足夠大的寄生電感,這個電感可以產生50MHz的大幅度振蕩.
對印制板布線具有良好的經驗是非常重要的,而且設置地平面層是很必要的.為了抑制干擾,通過高頻電流的印制線必須遠離印制線密集區.
吸收網絡一般不選用大功率二極管.最好選擇小功率二極管,因此,只需較小的散熱器.但使用的二極管除承受低的平均電流外還必須承受大的峰值電流.特別是在無損吸收網絡中,二極管需要有較低的恢復電荷.
和電容器并聯的電感器必須最小化.吸收網絡運行正常時,電感器的頻帶要盡可能寬.電感器本身參與并聯諧振,這個諧振是不能抑制的,必須通過改變繞組的結構來減小繞組的寄生電容.采取層繞法的寄生電容最大,而分段繞和疊繞技術可以減小繞組的寄生電容.
和電感器串聯的電容器必須最小化.為了減小電路的寄生電感,電容器常常并聯.大電容器的串聯電感器可以和與它并聯的小電容器產生諧振,諧振電路將有較高的品質因素Q.這一點也特別適用于升壓變換器中的輸出電容器、降壓變換器中的輸入電容器以及反激變換器中所有的電容器.
RC阻尼網絡中使用的電阻器必須是低電感型的.無寄生電感的線繞電阻器通常有較大的自感,并將引起振蕩以及高頻處的過沖.可以給串聯型RC網絡并聯在一個線繞電阻器上來抑制線繞電阻器中的自感.
9結論
一個合適的吸收網絡加強了系統的可靠性,使它比沒有吸收網絡的系統更有效、更穩定.恰當的吸收網絡可使系統在運行超時甚至超過允許溫度條件下正常運行.所以掌握和使用好吸收網絡是很值得的.
1068906727.htm
0
回復
@大林電源
轉一貼無損吸收網絡在電源技術中的應用!--ZT應用資料無損吸收網絡在電源技術中的應用方良楊浩重慶大學電氣工程學院電工理論與新技術系(重慶400044)薛建平王學紀中國航天科技集團771研究所(西安710075)1前言 無損吸收網絡也稱為諧振吸收網絡.它能夠把從輸入或輸出電路中吸收的能量進行再利用,或者傳輸給下一個周期.無損吸收網絡包括電流和電壓吸收網絡、上升沿與箝位二合一型電壓吸收網絡.無損吸收網絡和有損吸收網絡的基本原理一致,但是普通的無損吸收網絡沒有衰減(即損耗功能),而為了抑制三次諧波常常在無損吸收網絡中使用小電阻器.2無損電壓吸收網絡 電壓吸收網絡通過把能量轉移到電容器中來控制電壓,而在有損吸收網絡中,這個能量從電容器中釋放出來并轉化為熱能.在無損吸收網絡中傳輸能量的方式,一種是反饋給電源,一種是傳輸給負載,或者使能量在吸收網絡內部循環.本文僅介紹幾種無損電壓吸收網絡(諧振能量恢復電壓吸收網絡)的基本類型.在一些應用中,特別是與電流吸收網絡一起使用時,無損電壓吸收網絡將變得非常復雜.3雙端電壓吸收網絡 該網絡的基本電路之一是由三個二極管、兩個電容器、一個電感器(3D-2C-1L)組成的電路,如圖1a所示.該網絡與一般開關電路的連接如圖1b所示.這個吸收網絡可以應用到所有三相變換電路、降壓電路、升壓電路及降壓升壓電路中.這是一個上升沿控制型吸收網絡,它不能用于箝位電路.通常情況下,兩個電容器的大小相同,兩個電容器和電感器的諧振頻率高于開關頻率. 為了理解吸收網絡的工作狀態,假設圖1b中的開關管斷開,電感器電流流過主二極管,兩個電容器放電.當開關管導通時,吸收網絡必須復位.由于開關管導通時,二極管D1和D2將關斷,吸收網絡電感器L1兩端施加電壓VCC.電流流過與電容器諧振的電感器,直到電流為零,此時與電感器串聯的二極管關斷,因此兩個電容器上的電壓被充到VCC,吸收網絡為開關管斷開做準備.當開關管斷開時,所有流過主電感器的電流將流入兩個電容器.與電容器串聯的兩個二極管導通,使兩個電容器并聯.兩個電容器控制開關管的電壓轉換速率.因電容器吸收了所有的電感器電流,開關管的關斷損耗非常小.當電容器放電結束時,主二極管箝位吸收網絡的電壓,為下一個周期開始做準備.圖1雙端電壓吸收網絡的結構和與開關電路的連接 進行設計時,首先要知道開關管峰值電流的大小、VCC的最大值以及要求的開關管電壓上升時間.兩個并聯電容器的大小可以根據下式計算出. 2C=I·tr/VCC,式中C是其中一個電容器的值(C1與C2的大小相同),I是開關管的峰值電流,tr是要求的最大上升時間,VCC是最大的電源電壓. 電容器的充電時間是兩個電容器與一個電感器串聯的一個完整諧振周期的一半.這個時間周期必須小于預期的開關管導通的最小時間.否則,吸收網絡將不能完全復位,而且將增大開關管損耗.一旦知道了復位時間,電感量可根據下式計算:其中,L是吸收網絡的電感量,t是復位時間. 我們必須知道吸收網絡電感器中的峰值電流,這樣可以得到串聯電感器和二極管的大小,以便控制電流.根據一個周期內的電感器和電容器中存儲能量相等得到峰值電流,公式為:. 其中,I是電感器中的峰值電流.一個重要因素是半正弦電流脈沖,當開關管導通時,它必須流經開關管使吸收網絡復位.開關管必須可以根據負載電流調整這個電流. 實際應用時,可使一個電容器比另一個大10%~20%,以確保兩個電容器中至少有一個可以完全充電到VCC.這樣開關管的功率損耗和應力會達到最小. 例如:一個開關管的電流是1.0A,電壓是400V,上升時間為400ns.每個電容器的值均為500pF,恢復時間是10μs,得到電感量為400μH,電感器中的峰值電流是316mA.注意,此時帶有一個小電容器的二極管的恢復電荷變得非常重要.這個二極管的速度必須非常快,并且有一個非常低的恢復電荷.流過二極管的平均電流很小,所以它們的功率不必太大.如果恢復電荷過大,電容器中儲存的能量將不能保證網絡在下一個周期復位.4三端吸收網絡 該網絡包括三個二極管、兩個電容器、一個電感器.它的工作狀態與雙端電路相似,三端吸收網絡如圖2a、圖2b所示.圖2c的電路表明了吸收網絡與一般變換器的連接關系.這個吸級網絡屬于上升沿控制型吸收網絡,可以和降壓電路、升壓電路或者反激電路一起使用.參考圖2c,開關管斷開時電路開始工作,電容器C1放電,C2充電到VCC.主電感器L0中的電流流過主二極管D0.當開關管導通時,二極管D1、D2關斷.VCC施加到吸收網絡電感器L1的兩端.電流從C2通過L1和D3給C1充電.當C2放電結束時,C1充電到VCC,電感器L1中的電流為0.和電感器L1串聯的二極管D3截止.開關管關斷一段時間后,流過L0的電流流入吸收網絡,通過D2給C2充電,C1通過D1放電,這樣來控制開關管電壓的上升沿.即使一個電容器正在充電,另一個電容器正在放電,兩個并聯的電容器也可以有效的工作.三端吸收網絡的設計與前述的雙端吸收網絡的設計基本上是一致的.41帶有中間電壓的電壓吸收網絡 圖3a所示的電壓吸收網絡要求一個中間電壓,這使得該網絡對于正激和反激變換器非常有用.這種吸收網絡是一個三端網絡,它可以用作上升沿控制型吸收網絡或者箝位型吸收網絡.圖3b說明了該吸收網絡和一般變換器的連接關系.這個電路中,吸收網絡作為一個上升沿控制型吸收網絡工作.箝位式工作狀態的電路是相同的,只是元件值不同.這個電路通常與諧振能量恢復電流型吸收網絡一起使用.圖2三端吸收網絡及與變換器的連接圖3帶有中間電壓的電壓吸收網絡圖4電流吸收網絡的基本結構及其與變換器的連接 開關管斷開時吸收網絡開始工作,電容器被充電到V1-V2.在一個降壓或者反激變換器中,這個電壓是輸入和輸出電壓之差.當開關管導通時,電容使L1上的電壓極性反相,L1和C1產生諧振,直到流過吸收網絡的電流為0或者二極管D1導通(D1導通后箝位電壓).圖3b中,電容器電壓將反相,但不會大于V2.當開關管斷開時,主電感器上的電流將流入電容器,通過D1并返回到V2,以此通過開關管控制電壓上升沿.當電壓足夠高時,可以使開關管導通,這時主二極管和電容器將充電到最初狀態(V1-V2). 如果圖3b中的V1-V2小于V2,復位結束時,吸收網絡電容器上的電壓達不到V2.這時,開關管處于零壓狀態,但不會關斷.開關管將在中間電壓處斷開,中間電壓取決于D1導通時那一點的電壓. 這個吸收網絡的設計過程與前面講的雙端無損吸收網絡的設計過程相似.電容值C由公式I=C·dv/dt求得.式中I是開關管中的最大電流,dv/dt是開關的最大電壓變化率.電感值L取決于復位時間和電容的大小,L=4t2/Cπ2,t是電容器復位的時間,小于正常工作狀態下最小的脈沖寬度. 電感器中的峰值電流可以根據I2=CV2/L計算. 上式中的I是峰值電感電流,V是電容器的初始電壓并且等于圖3b中的(V1-V2).5無損電流吸收網絡 電流吸收網絡的基本原理是能量存儲在一個電感器中,這個電感器控制著開關管中電流的上升沿.無損電流吸收網絡和對應的有損電流吸收網絡的基本功能是一樣的,與開關管串聯的電感器控制電流的上升沿.無損電流吸收網絡的每一個周期中電感器中存儲的能量都轉移到輸入端或者輸出端,否則,這些能量將被損耗.51反激復位電流吸收網絡 通過給電感器加一些繞組,可以把電感器中的能量轉移到任何地方并提供過壓保護,這個保護是通過在開關管上設置導通率和恢復電壓實現的.圖4a所示為基本的吸收網絡.圖4b和圖4c表示出把吸收網絡和一般變換器連接的兩種方法.具體的方法取決于電路是降壓變換器、反激變換器(圖4b)或者升壓變換器(圖4c).盡管其它連接方式可以把能量反饋到輸入端,通常情況下還是把能量轉移到負載中. 這種吸收網絡的設計非常簡單.初級電感量和損耗網絡中的電感量相同.復位過程中,開關管兩端的電壓取決于開關管的導通率及電源或負載的電壓. 這類吸收網絡的主要問題是初次級電感器之間的漏感,它可能在開關管兩端引起一個大的電壓尖峰.該吸收網絡通常與上升和下降時間長的大功率變換器一起使用.也可以和上升沿控制型吸收網絡中的變換器一起使用.初次級電感器之間通常要加簡單的RC吸收網絡.52諧振恢復電流型吸收網絡 圖5a所示電路由一般變換器和電流型吸收網絡構成.在這種吸收網絡中能量被轉換為變換器的電壓.在箝位狀態下,進行吸收網絡中的能量恢復.當開關管斷開時能量被恢復,開關管兩端的電壓(輸入電壓或輸出電壓)被箝位在變換器中的最高電壓.很明顯,一個簡單二極管可以取代RLD網絡,所以必須有充分使用RLD網絡的理由.RLD網絡的作用是使吸收網絡電感器中實際流過的電流盡快地減小到零.如果使用一個簡單的二極管,開關管將被箝位,但是吸收網絡的電感器兩端沒有電壓,所以二極管將繼續導通,直到開關管再次導通,這時二極管作為一個電流吸收部件將不起作用.圖5諧振恢復電流型吸收網絡 圖5a中的吸收網絡為每一個周期中吸收電感器中電流復位為零提供電壓.開關管電壓在其關斷時箝位是這個電路的又一個優點.吸收電容器應該較小,因為吸收電感器能量變化時電容器電壓會有相應的變化.電容器上的電壓的變化使得電感器電流復位到零.可以利用電感器與電容器之間的能量存儲關系計算電容的大小,即C=LI2/V2 式中,C是吸收網絡中的電容量,L是電感量,I是開關管關斷時的電流,V是電容器上的電壓變化量.注意電容較小時,電壓較大,電感器復位較快. 復位時間大約是一個諧振周期的四分之一,式中,t是復位時間,L是吸收網絡中的電感,C是電容. 用于使電容器放電的電感器可大可小.如果其值較小,諧振頻率比開關頻率小.為了抑制半個周期的諧振現象,串聯二極管是非常必要的.L和C諧振將使電容器放電,在放電周期的最后,電容器電壓將遠低于正常值,如同在開始時高于正常值一樣.電感量大意味著諧振頻率高于開關頻率.因為電感器持續導通,二極管可以去掉.電容器上的電壓波形是相似的,但放電波形將是一條直線.唯一問題是放電電感器和電容器的諧振頻率必須足夠高,這樣開關管上的瞬間峰值電壓將不會超過它的耐壓值.如果電容器和復位電感器的諧振頻率大于開關頻率,電容器上的電壓可以隨負載電流而變化.必須注意峰值電壓不能超過開關管的額定值. 例:圖5a所示電路,開關管電流是10A,串聯電感器的值是40μH,因為開關頻率為100kHz,所以電感器的恢復時間選為10μs,電容器選為0.01μF.電容器的電壓變化值將是63V.恢復網絡的電感器根據以上討論可大可小. 圖5b所示的吸收網絡試圖解決稍不同于圖5a的問題.開關管導通時兩個吸收網絡都控制流過開關管中的電流,但圖5b所示的能量恢復電路可補償二極管的關斷損耗.吸收網絡中的電感器存儲著二極管的反向恢復電荷,它可以使二極管工作在過壓條件下.圖5b中的吸收網絡循環使用這個能量. 除工作在箝位狀態下以外,圖5b中的吸收網絡的能量恢復部分與圖3b的電壓吸收網絡一樣.開關管斷開時吸收網絡開始工作,主二極管D0傳輸電感器L0電流.當開關管導通時,電感器L1中的電流將斜線上升,流過D0的電流將沿斜線下降,最后將達到零而截止.D0兩端的電壓將不會改變,直到它完全截止.由于在短時間內主電感器電流將不會做有效的變化,D0反向恢復電流隨著二極管的截止必須流入吸收網絡的電感器L1.一旦D0完全截止,因電感器L1中的電流大于主電感器L0中的電流,電感器L1將使二極管陽極電位為地電位.二極管關斷需要的能量存儲在吸收網絡的電感器中.圖5b的吸收網絡用于再利用存儲在電感器中剩余能量.在D0截止以后,電壓降至零,電容器C1通過二極管D1開始充電.電感器L1中的多余能量將轉移到電容器中.當開關管關斷時,主二極管D0將再次導通,吸收網絡放電電感器L2將給吸收網絡電容器反向充電.這樣就給下一個周期做準備,因為能量恢復網絡工作在箝位模式,電容相對較大,它兩端的電壓將較小. 例:和上個例子相同,如圖5b的電路.二極管反向恢復電流假定為05A的峰值,吸收電感器的值是40μH.能量將在10μs內轉移到電容器中,所以電容值為001μF.二極管上的電壓將達到32V的峰值.恢復時間為2μs的復位電感器可以小些.注意復位時間為半個周期,所以公式為,復位電感器是40μH,但是它只承受05A的峰值電流.6復位型無損電壓箝位變換器 因為該電路必須有一個變壓器,所以必須特別說明.該電路是工作在箝位模式下的電壓吸收網絡,特別適用于推挽變換器.圖6所示為正激變換器電路.圖6正激變換器電路圖7正激變換器圖6中的變壓器繞組N1是初級電源繞組.繞組N2是復位繞組,它控制電容器上的電壓并且提供正激變換器需要的磁芯復位.兩個繞組匝數相等,這樣限制變換器最大的占空比為50%.開關管導通時電路開始工作,電容器通過復位繞組充電到VCC.當開關管關斷時,變壓器漏感和勵磁電感將使開關管電壓超過VCC.當開關管兩端電壓達到二倍的VCC時,二極管D1導通,變壓器漏感中的電流將被電容器和二極管箝位.復位繞組將通過二極管傳導勵磁電流,以致變壓器磁芯復位.當開關管導通時,電容器仍然維持從漏感中獲得的能量,將將向復位繞組放電,電壓將再次達到VCC.為了抑制電容器與繞組之間的諧振現象,需要給變壓器的復位繞組串聯一個小電阻器.電容器必須足夠大,以很小的電壓變化吸收漏感中的能量.二極管要能夠承受峰值電流,它的額定電壓至少應是VCC的二倍.7吸收二極管 在電源變壓器中,一些二極管由開關管控制正向偏置,其它二極管反向偏置.正向偏置二極管常常受輸出電路中儲能元件的影響而自動導通,而反向偏置二極管卻受儲能元件影響而自動關斷.給二極管添加一個吸收網絡,可以確保不會給開關管增加負荷.例如,給正激變換器的輸出端增加一個簡單的RC吸收網絡,將會在開關管導通時給開關管增加一個尖峰電流.然而為了抑制旁路二極管和變壓器漏感的反向電流產生振蕩,需要一個RC電路. 圖7所示電路是包括兩個簡單RC電路的正激變換器,變壓器漏感也被明確表示出來.輸出端有兩個必須控制的諧振因子.第一個諧振電路由變壓器漏感、與輸出電感器、電容器和寄生電容器并聯的二極管電容器組成.D1截止時,二極管D1中的恢復電流使電路導通.當開關管導通時,這個現象發生,所以必須使C1的值最小.通常情況下寄生電感最大,輸出部分的諧振頻率最小.因為在這一點電壓漂移最小,吸收了C1和R1之間的諧振會使損耗最小. 另一個諧振現象取決于變壓器漏感和D2的寄生電容.D2的陽極會因為反向恢復電流而振蕩.因為寄生電容較小,這個諧振的頻率將大于其它諧振頻率.這樣就要求C2的值較小,使得R2消耗的功率最小.當開關管關斷時,這個電路開始工作.使用與D1串聯的電流吸收網絡可以控制二極管的截止.8注意事項 吸收網絡(特別是箝位吸收網絡)中使用的元件的特性是非常重要的.吸收網絡中的電流變化率非常大,很小的寄生現象幾乎可以使吸收網絡完全失效.如果去掉升壓變換器中的一個箝位吸收網絡,而升壓變換器在功率板的地層有25mm長的引線就可以產生一個足夠大的寄生電感,這個電感可以產生50MHz的大幅度振蕩. 對印制板布線具有良好的經驗是非常重要的,而且設置地平面層是很必要的.為了抑制干擾,通過高頻電流的印制線必須遠離印制線密集區. 吸收網絡一般不選用大功率二極管.最好選擇小功率二極管,因此,只需較小的散熱器.但使用的二極管除承受低的平均電流外還必須承受大的峰值電流.特別是在無損吸收網絡中,二極管需要有較低的恢復電荷. 和電容器并聯的電感器必須最小化.吸收網絡運行正常時,電感器的頻帶要盡可能寬.電感器本身參與并聯諧振,這個諧振是不能抑制的,必須通過改變繞組的結構來減小繞組的寄生電容.采取層繞法的寄生電容最大,而分段繞和疊繞技術可以減小繞組的寄生電容. 和電感器串聯的電容器必須最小化.為了減小電路的寄生電感,電容器常常并聯.大電容器的串聯電感器可以和與它并聯的小電容器產生諧振,諧振電路將有較高的品質因素Q.這一點也特別適用于升壓變換器中的輸出電容器、降壓變換器中的輸入電容器以及反激變換器中所有的電容器. RC阻尼網絡中使用的電阻器必須是低電感型的.無寄生電感的線繞電阻器通常有較大的自感,并將引起振蕩以及高頻處的過沖.可以給串聯型RC網絡并聯在一個線繞電阻器上來抑制線繞電阻器中的自感.9結論 一個合適的吸收網絡加強了系統的可靠性,使它比沒有吸收網絡的系統更有效、更穩定.恰當的吸收網絡可使系統在運行超時甚至超過允許溫度條件下正常運行.所以掌握和使用好吸收網絡是很值得的.1068906727.htm
在貼子中怎么看不到圖,能不能再傳一次,謝謝
0
回復
@大林電源
圖片3APFCPCB[圖片]500){this.resized=true;this.width=500;this.alt='這是一張縮略圖,點擊可放大。\n按住CTRL,滾動鼠標滾輪可自由縮放';this.style.cursor='hand'}"onclick="if(!this.resized){returntrue;}else{window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/0/1068906208.jpg');}"onmousewheel="returnimgzoom(this);">
大林說錯了吧,是第一張圖的左上方和第二張圖右下方的電感才是吧?
第一張圖右上方的電感AC輸入端濾波器的差模和共模電感.
第一張圖右上方的電感AC輸入端濾波器的差模和共模電感.
0
回復
@大林電源
轉一貼無損吸收網絡在電源技術中的應用!--ZT應用資料無損吸收網絡在電源技術中的應用方良楊浩重慶大學電氣工程學院電工理論與新技術系(重慶400044)薛建平王學紀中國航天科技集團771研究所(西安710075)1前言 無損吸收網絡也稱為諧振吸收網絡.它能夠把從輸入或輸出電路中吸收的能量進行再利用,或者傳輸給下一個周期.無損吸收網絡包括電流和電壓吸收網絡、上升沿與箝位二合一型電壓吸收網絡.無損吸收網絡和有損吸收網絡的基本原理一致,但是普通的無損吸收網絡沒有衰減(即損耗功能),而為了抑制三次諧波常常在無損吸收網絡中使用小電阻器.2無損電壓吸收網絡 電壓吸收網絡通過把能量轉移到電容器中來控制電壓,而在有損吸收網絡中,這個能量從電容器中釋放出來并轉化為熱能.在無損吸收網絡中傳輸能量的方式,一種是反饋給電源,一種是傳輸給負載,或者使能量在吸收網絡內部循環.本文僅介紹幾種無損電壓吸收網絡(諧振能量恢復電壓吸收網絡)的基本類型.在一些應用中,特別是與電流吸收網絡一起使用時,無損電壓吸收網絡將變得非常復雜.3雙端電壓吸收網絡 該網絡的基本電路之一是由三個二極管、兩個電容器、一個電感器(3D-2C-1L)組成的電路,如圖1a所示.該網絡與一般開關電路的連接如圖1b所示.這個吸收網絡可以應用到所有三相變換電路、降壓電路、升壓電路及降壓升壓電路中.這是一個上升沿控制型吸收網絡,它不能用于箝位電路.通常情況下,兩個電容器的大小相同,兩個電容器和電感器的諧振頻率高于開關頻率. 為了理解吸收網絡的工作狀態,假設圖1b中的開關管斷開,電感器電流流過主二極管,兩個電容器放電.當開關管導通時,吸收網絡必須復位.由于開關管導通時,二極管D1和D2將關斷,吸收網絡電感器L1兩端施加電壓VCC.電流流過與電容器諧振的電感器,直到電流為零,此時與電感器串聯的二極管關斷,因此兩個電容器上的電壓被充到VCC,吸收網絡為開關管斷開做準備.當開關管斷開時,所有流過主電感器的電流將流入兩個電容器.與電容器串聯的兩個二極管導通,使兩個電容器并聯.兩個電容器控制開關管的電壓轉換速率.因電容器吸收了所有的電感器電流,開關管的關斷損耗非常小.當電容器放電結束時,主二極管箝位吸收網絡的電壓,為下一個周期開始做準備.圖1雙端電壓吸收網絡的結構和與開關電路的連接 進行設計時,首先要知道開關管峰值電流的大小、VCC的最大值以及要求的開關管電壓上升時間.兩個并聯電容器的大小可以根據下式計算出. 2C=I·tr/VCC,式中C是其中一個電容器的值(C1與C2的大小相同),I是開關管的峰值電流,tr是要求的最大上升時間,VCC是最大的電源電壓. 電容器的充電時間是兩個電容器與一個電感器串聯的一個完整諧振周期的一半.這個時間周期必須小于預期的開關管導通的最小時間.否則,吸收網絡將不能完全復位,而且將增大開關管損耗.一旦知道了復位時間,電感量可根據下式計算:其中,L是吸收網絡的電感量,t是復位時間. 我們必須知道吸收網絡電感器中的峰值電流,這樣可以得到串聯電感器和二極管的大小,以便控制電流.根據一個周期內的電感器和電容器中存儲能量相等得到峰值電流,公式為:. 其中,I是電感器中的峰值電流.一個重要因素是半正弦電流脈沖,當開關管導通時,它必須流經開關管使吸收網絡復位.開關管必須可以根據負載電流調整這個電流. 實際應用時,可使一個電容器比另一個大10%~20%,以確保兩個電容器中至少有一個可以完全充電到VCC.這樣開關管的功率損耗和應力會達到最小. 例如:一個開關管的電流是1.0A,電壓是400V,上升時間為400ns.每個電容器的值均為500pF,恢復時間是10μs,得到電感量為400μH,電感器中的峰值電流是316mA.注意,此時帶有一個小電容器的二極管的恢復電荷變得非常重要.這個二極管的速度必須非常快,并且有一個非常低的恢復電荷.流過二極管的平均電流很小,所以它們的功率不必太大.如果恢復電荷過大,電容器中儲存的能量將不能保證網絡在下一個周期復位.4三端吸收網絡 該網絡包括三個二極管、兩個電容器、一個電感器.它的工作狀態與雙端電路相似,三端吸收網絡如圖2a、圖2b所示.圖2c的電路表明了吸收網絡與一般變換器的連接關系.這個吸級網絡屬于上升沿控制型吸收網絡,可以和降壓電路、升壓電路或者反激電路一起使用.參考圖2c,開關管斷開時電路開始工作,電容器C1放電,C2充電到VCC.主電感器L0中的電流流過主二極管D0.當開關管導通時,二極管D1、D2關斷.VCC施加到吸收網絡電感器L1的兩端.電流從C2通過L1和D3給C1充電.當C2放電結束時,C1充電到VCC,電感器L1中的電流為0.和電感器L1串聯的二極管D3截止.開關管關斷一段時間后,流過L0的電流流入吸收網絡,通過D2給C2充電,C1通過D1放電,這樣來控制開關管電壓的上升沿.即使一個電容器正在充電,另一個電容器正在放電,兩個并聯的電容器也可以有效的工作.三端吸收網絡的設計與前述的雙端吸收網絡的設計基本上是一致的.41帶有中間電壓的電壓吸收網絡 圖3a所示的電壓吸收網絡要求一個中間電壓,這使得該網絡對于正激和反激變換器非常有用.這種吸收網絡是一個三端網絡,它可以用作上升沿控制型吸收網絡或者箝位型吸收網絡.圖3b說明了該吸收網絡和一般變換器的連接關系.這個電路中,吸收網絡作為一個上升沿控制型吸收網絡工作.箝位式工作狀態的電路是相同的,只是元件值不同.這個電路通常與諧振能量恢復電流型吸收網絡一起使用.圖2三端吸收網絡及與變換器的連接圖3帶有中間電壓的電壓吸收網絡圖4電流吸收網絡的基本結構及其與變換器的連接 開關管斷開時吸收網絡開始工作,電容器被充電到V1-V2.在一個降壓或者反激變換器中,這個電壓是輸入和輸出電壓之差.當開關管導通時,電容使L1上的電壓極性反相,L1和C1產生諧振,直到流過吸收網絡的電流為0或者二極管D1導通(D1導通后箝位電壓).圖3b中,電容器電壓將反相,但不會大于V2.當開關管斷開時,主電感器上的電流將流入電容器,通過D1并返回到V2,以此通過開關管控制電壓上升沿.當電壓足夠高時,可以使開關管導通,這時主二極管和電容器將充電到最初狀態(V1-V2). 如果圖3b中的V1-V2小于V2,復位結束時,吸收網絡電容器上的電壓達不到V2.這時,開關管處于零壓狀態,但不會關斷.開關管將在中間電壓處斷開,中間電壓取決于D1導通時那一點的電壓. 這個吸收網絡的設計過程與前面講的雙端無損吸收網絡的設計過程相似.電容值C由公式I=C·dv/dt求得.式中I是開關管中的最大電流,dv/dt是開關的最大電壓變化率.電感值L取決于復位時間和電容的大小,L=4t2/Cπ2,t是電容器復位的時間,小于正常工作狀態下最小的脈沖寬度. 電感器中的峰值電流可以根據I2=CV2/L計算. 上式中的I是峰值電感電流,V是電容器的初始電壓并且等于圖3b中的(V1-V2).5無損電流吸收網絡 電流吸收網絡的基本原理是能量存儲在一個電感器中,這個電感器控制著開關管中電流的上升沿.無損電流吸收網絡和對應的有損電流吸收網絡的基本功能是一樣的,與開關管串聯的電感器控制電流的上升沿.無損電流吸收網絡的每一個周期中電感器中存儲的能量都轉移到輸入端或者輸出端,否則,這些能量將被損耗.51反激復位電流吸收網絡 通過給電感器加一些繞組,可以把電感器中的能量轉移到任何地方并提供過壓保護,這個保護是通過在開關管上設置導通率和恢復電壓實現的.圖4a所示為基本的吸收網絡.圖4b和圖4c表示出把吸收網絡和一般變換器連接的兩種方法.具體的方法取決于電路是降壓變換器、反激變換器(圖4b)或者升壓變換器(圖4c).盡管其它連接方式可以把能量反饋到輸入端,通常情況下還是把能量轉移到負載中. 這種吸收網絡的設計非常簡單.初級電感量和損耗網絡中的電感量相同.復位過程中,開關管兩端的電壓取決于開關管的導通率及電源或負載的電壓. 這類吸收網絡的主要問題是初次級電感器之間的漏感,它可能在開關管兩端引起一個大的電壓尖峰.該吸收網絡通常與上升和下降時間長的大功率變換器一起使用.也可以和上升沿控制型吸收網絡中的變換器一起使用.初次級電感器之間通常要加簡單的RC吸收網絡.52諧振恢復電流型吸收網絡 圖5a所示電路由一般變換器和電流型吸收網絡構成.在這種吸收網絡中能量被轉換為變換器的電壓.在箝位狀態下,進行吸收網絡中的能量恢復.當開關管斷開時能量被恢復,開關管兩端的電壓(輸入電壓或輸出電壓)被箝位在變換器中的最高電壓.很明顯,一個簡單二極管可以取代RLD網絡,所以必須有充分使用RLD網絡的理由.RLD網絡的作用是使吸收網絡電感器中實際流過的電流盡快地減小到零.如果使用一個簡單的二極管,開關管將被箝位,但是吸收網絡的電感器兩端沒有電壓,所以二極管將繼續導通,直到開關管再次導通,這時二極管作為一個電流吸收部件將不起作用.圖5諧振恢復電流型吸收網絡 圖5a中的吸收網絡為每一個周期中吸收電感器中電流復位為零提供電壓.開關管電壓在其關斷時箝位是這個電路的又一個優點.吸收電容器應該較小,因為吸收電感器能量變化時電容器電壓會有相應的變化.電容器上的電壓的變化使得電感器電流復位到零.可以利用電感器與電容器之間的能量存儲關系計算電容的大小,即C=LI2/V2 式中,C是吸收網絡中的電容量,L是電感量,I是開關管關斷時的電流,V是電容器上的電壓變化量.注意電容較小時,電壓較大,電感器復位較快. 復位時間大約是一個諧振周期的四分之一,式中,t是復位時間,L是吸收網絡中的電感,C是電容. 用于使電容器放電的電感器可大可小.如果其值較小,諧振頻率比開關頻率小.為了抑制半個周期的諧振現象,串聯二極管是非常必要的.L和C諧振將使電容器放電,在放電周期的最后,電容器電壓將遠低于正常值,如同在開始時高于正常值一樣.電感量大意味著諧振頻率高于開關頻率.因為電感器持續導通,二極管可以去掉.電容器上的電壓波形是相似的,但放電波形將是一條直線.唯一問題是放電電感器和電容器的諧振頻率必須足夠高,這樣開關管上的瞬間峰值電壓將不會超過它的耐壓值.如果電容器和復位電感器的諧振頻率大于開關頻率,電容器上的電壓可以隨負載電流而變化.必須注意峰值電壓不能超過開關管的額定值. 例:圖5a所示電路,開關管電流是10A,串聯電感器的值是40μH,因為開關頻率為100kHz,所以電感器的恢復時間選為10μs,電容器選為0.01μF.電容器的電壓變化值將是63V.恢復網絡的電感器根據以上討論可大可小. 圖5b所示的吸收網絡試圖解決稍不同于圖5a的問題.開關管導通時兩個吸收網絡都控制流過開關管中的電流,但圖5b所示的能量恢復電路可補償二極管的關斷損耗.吸收網絡中的電感器存儲著二極管的反向恢復電荷,它可以使二極管工作在過壓條件下.圖5b中的吸收網絡循環使用這個能量. 除工作在箝位狀態下以外,圖5b中的吸收網絡的能量恢復部分與圖3b的電壓吸收網絡一樣.開關管斷開時吸收網絡開始工作,主二極管D0傳輸電感器L0電流.當開關管導通時,電感器L1中的電流將斜線上升,流過D0的電流將沿斜線下降,最后將達到零而截止.D0兩端的電壓將不會改變,直到它完全截止.由于在短時間內主電感器電流將不會做有效的變化,D0反向恢復電流隨著二極管的截止必須流入吸收網絡的電感器L1.一旦D0完全截止,因電感器L1中的電流大于主電感器L0中的電流,電感器L1將使二極管陽極電位為地電位.二極管關斷需要的能量存儲在吸收網絡的電感器中.圖5b的吸收網絡用于再利用存儲在電感器中剩余能量.在D0截止以后,電壓降至零,電容器C1通過二極管D1開始充電.電感器L1中的多余能量將轉移到電容器中.當開關管關斷時,主二極管D0將再次導通,吸收網絡放電電感器L2將給吸收網絡電容器反向充電.這樣就給下一個周期做準備,因為能量恢復網絡工作在箝位模式,電容相對較大,它兩端的電壓將較小. 例:和上個例子相同,如圖5b的電路.二極管反向恢復電流假定為05A的峰值,吸收電感器的值是40μH.能量將在10μs內轉移到電容器中,所以電容值為001μF.二極管上的電壓將達到32V的峰值.恢復時間為2μs的復位電感器可以小些.注意復位時間為半個周期,所以公式為,復位電感器是40μH,但是它只承受05A的峰值電流.6復位型無損電壓箝位變換器 因為該電路必須有一個變壓器,所以必須特別說明.該電路是工作在箝位模式下的電壓吸收網絡,特別適用于推挽變換器.圖6所示為正激變換器電路.圖6正激變換器電路圖7正激變換器圖6中的變壓器繞組N1是初級電源繞組.繞組N2是復位繞組,它控制電容器上的電壓并且提供正激變換器需要的磁芯復位.兩個繞組匝數相等,這樣限制變換器最大的占空比為50%.開關管導通時電路開始工作,電容器通過復位繞組充電到VCC.當開關管關斷時,變壓器漏感和勵磁電感將使開關管電壓超過VCC.當開關管兩端電壓達到二倍的VCC時,二極管D1導通,變壓器漏感中的電流將被電容器和二極管箝位.復位繞組將通過二極管傳導勵磁電流,以致變壓器磁芯復位.當開關管導通時,電容器仍然維持從漏感中獲得的能量,將將向復位繞組放電,電壓將再次達到VCC.為了抑制電容器與繞組之間的諧振現象,需要給變壓器的復位繞組串聯一個小電阻器.電容器必須足夠大,以很小的電壓變化吸收漏感中的能量.二極管要能夠承受峰值電流,它的額定電壓至少應是VCC的二倍.7吸收二極管 在電源變壓器中,一些二極管由開關管控制正向偏置,其它二極管反向偏置.正向偏置二極管常常受輸出電路中儲能元件的影響而自動導通,而反向偏置二極管卻受儲能元件影響而自動關斷.給二極管添加一個吸收網絡,可以確保不會給開關管增加負荷.例如,給正激變換器的輸出端增加一個簡單的RC吸收網絡,將會在開關管導通時給開關管增加一個尖峰電流.然而為了抑制旁路二極管和變壓器漏感的反向電流產生振蕩,需要一個RC電路. 圖7所示電路是包括兩個簡單RC電路的正激變換器,變壓器漏感也被明確表示出來.輸出端有兩個必須控制的諧振因子.第一個諧振電路由變壓器漏感、與輸出電感器、電容器和寄生電容器并聯的二極管電容器組成.D1截止時,二極管D1中的恢復電流使電路導通.當開關管導通時,這個現象發生,所以必須使C1的值最小.通常情況下寄生電感最大,輸出部分的諧振頻率最小.因為在這一點電壓漂移最小,吸收了C1和R1之間的諧振會使損耗最小. 另一個諧振現象取決于變壓器漏感和D2的寄生電容.D2的陽極會因為反向恢復電流而振蕩.因為寄生電容較小,這個諧振的頻率將大于其它諧振頻率.這樣就要求C2的值較小,使得R2消耗的功率最小.當開關管關斷時,這個電路開始工作.使用與D1串聯的電流吸收網絡可以控制二極管的截止.8注意事項 吸收網絡(特別是箝位吸收網絡)中使用的元件的特性是非常重要的.吸收網絡中的電流變化率非常大,很小的寄生現象幾乎可以使吸收網絡完全失效.如果去掉升壓變換器中的一個箝位吸收網絡,而升壓變換器在功率板的地層有25mm長的引線就可以產生一個足夠大的寄生電感,這個電感可以產生50MHz的大幅度振蕩. 對印制板布線具有良好的經驗是非常重要的,而且設置地平面層是很必要的.為了抑制干擾,通過高頻電流的印制線必須遠離印制線密集區. 吸收網絡一般不選用大功率二極管.最好選擇小功率二極管,因此,只需較小的散熱器.但使用的二極管除承受低的平均電流外還必須承受大的峰值電流.特別是在無損吸收網絡中,二極管需要有較低的恢復電荷. 和電容器并聯的電感器必須最小化.吸收網絡運行正常時,電感器的頻帶要盡可能寬.電感器本身參與并聯諧振,這個諧振是不能抑制的,必須通過改變繞組的結構來減小繞組的寄生電容.采取層繞法的寄生電容最大,而分段繞和疊繞技術可以減小繞組的寄生電容. 和電感器串聯的電容器必須最小化.為了減小電路的寄生電感,電容器常常并聯.大電容器的串聯電感器可以和與它并聯的小電容器產生諧振,諧振電路將有較高的品質因素Q.這一點也特別適用于升壓變換器中的輸出電容器、降壓變換器中的輸入電容器以及反激變換器中所有的電容器. RC阻尼網絡中使用的電阻器必須是低電感型的.無寄生電感的線繞電阻器通常有較大的自感,并將引起振蕩以及高頻處的過沖.可以給串聯型RC網絡并聯在一個線繞電阻器上來抑制線繞電阻器中的自感.9結論 一個合適的吸收網絡加強了系統的可靠性,使它比沒有吸收網絡的系統更有效、更穩定.恰當的吸收網絡可使系統在運行超時甚至超過允許溫度條件下正常運行.所以掌握和使用好吸收網絡是很值得的.1068906727.htm
打不開圖!
0
回復
@大林電源
圖片3APFCPCB[圖片]500){this.resized=true;this.width=500;this.alt='這是一張縮略圖,點擊可放大。\n按住CTRL,滾動鼠標滾輪可自由縮放';this.style.cursor='hand'}"onclick="if(!this.resized){returntrue;}else{window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/0/1068906208.jpg');}"onmousewheel="returnimgzoom(this);">
要是能將關鍵的原理圖COPY出來豈不更好!結合著說明
0
回復