開(kāi)關(guān)電源中RC緩沖電路的設計

摘要：開(kāi)關(guān)電源中緩沖電路性能的好壞直接影響到系統的品質(zhì)。文中給出了一種結構簡(jiǎn)單、安裝方便的RC緩沖電路的設計方法，該方法不僅能降低開(kāi)關(guān)管的關(guān)斷損耗，而且還能降低變壓器的漏感和尖峰電壓。
關(guān)鍵字：RC緩沖電路；尖峰電壓；開(kāi)關(guān)電源

O 引言
在帶變壓器的開(kāi)關(guān)電源拓撲中，開(kāi)關(guān)管關(guān)斷時(shí)，電壓和電流的重疊引起的損耗是開(kāi)關(guān)電源損耗的主要部分，同時(shí)，由于電路中存在雜散電感和雜散電容，在功率開(kāi)關(guān)管關(guān)斷時(shí)，電路中也會(huì )出現過(guò)電壓并且產(chǎn)生振蕩。如果尖峰電壓過(guò)高，就會(huì )損壞開(kāi)關(guān)管。同時(shí)，振蕩的存在也會(huì )使輸出紋波增大。為了降低關(guān)斷損耗和尖峰電壓，需要在開(kāi)關(guān)管兩端并聯(lián)緩沖電路以改善電路的性能。
緩沖電路的主要作用有：一是減少導通或關(guān)斷損耗；二是降低電壓或電流尖峰；三是降低dV／dt或dI／dt。由于MOSFET管的電流下降速度很快，所以它的關(guān)斷損耗很小。雖然MOSFET管依然使用關(guān)斷緩沖電路，但它的作用不是減少關(guān)斷損耗，而是降低變壓器漏感尖峰電壓。本文主要針對MOSFET管的關(guān)斷緩沖電路來(lái)進(jìn)行討論。

1 RC緩沖電路設計
在設計RC緩沖電路時(shí)，必須熟悉主電路所采用的拓撲結構情況。圖l所示是由RC組成的正激變換器的緩沖電路。圖中，當Q關(guān)斷時(shí)，集電極電壓開(kāi)始上升到2Vdc，而電容C限制了集電極電壓的上升速度，同時(shí)減小了上升電壓和下降電流的重疊，從而減低了開(kāi)關(guān)管Q的損耗。而在下次開(kāi)關(guān)關(guān)斷之前，C必須將已經(jīng)充滿(mǎn)的電壓2Vdc放完，放電路徑為C、Q、R。

假設開(kāi)關(guān)管沒(méi)帶緩沖電路，圖1所示的正激變換器的復位繞組和初級繞組匝數相同。這樣，當Q關(guān)斷瞬間，儲存在勵磁電感和漏感中的能量釋放，初級繞組兩端電壓極性反向，正激變換器的開(kāi)關(guān)管集電極電壓迅速上升到2Vdc。同時(shí)，勵磁電流經(jīng)二極管D流向復位繞組，最后減小到零，此時(shí)Q兩端電壓下降到Vdc。圖2所示是開(kāi)關(guān)管集電極電流和電壓波形?？梢?jiàn)，開(kāi)關(guān)管不帶緩沖電路時(shí)，在Q關(guān)斷時(shí)，其兩端的漏感電壓尖峰很大，產(chǎn)生的關(guān)斷損耗也很大，嚴重時(shí)很可能會(huì )燒壞開(kāi)關(guān)管，因此，必須給開(kāi)關(guān)管加上緩沖電路。