電源設計經(jīng)驗：RC吸收電路

　　開(kāi)關(guān)電源設計中，我們常常使用到一個(gè)電阻串聯(lián)一個(gè)電容構成的RC電路， RC電路性能會(huì )直接影響到產(chǎn)品性能和穩定性。本文將為大家介紹一種既能降低開(kāi)關(guān)管損耗，且可降低變壓器的漏感和尖峰電壓的RC電路。

　　高頻開(kāi)關(guān)電源在開(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)，由于電路中存在寄生電感和寄生電容，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)RC緩沖電路以改善電路的性能。

　　圖1

　　圖1所示的是一個(gè)簡(jiǎn)單的反激式開(kāi)關(guān)電源電路，從圖中可以看出RC電路在圖中的出現過(guò)6次從RaCa—RfCf，每個(gè)RC電路的位置不同，作用也不一樣。本文介紹的是圖1中RbCb，RcCc構成的RC吸收電路。這兩個(gè)RC電路在圖中主要作用是：

　　?減少導通或關(guān)斷損耗;

　　?降低電壓或電流尖峰;

　　?可以間接的改善EMI特性。

　　在設計RC吸收電路時(shí)，我們必須了解整個(gè)電源網(wǎng)絡(luò )的幾個(gè)重要參數，比如輸入電壓、輸入電流、尖峰電壓、尖峰電流等。在圖1所示當Q1關(guān)斷時(shí)，源極電壓開(kāi)始上升到2Vdc，而電容Cb限制了源極(D)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Q1的損耗。而在下次開(kāi)關(guān)關(guān)斷之前，Cb必須將已經(jīng)充滿(mǎn)的電壓放完，放電路徑為Cb、Rb、Q1?！　?/p>

　　圖2 開(kāi)關(guān)管源極(D)的Vds電壓波形

　　圖2-A表示的是開(kāi)關(guān)管Q1沒(méi)有加RC吸收電路的Vds電壓波形，圖中明顯的看出，當開(kāi)關(guān)管Q1斷開(kāi)時(shí)，Vds電壓迅速上升至最高點(diǎn)，而后伴隨這震蕩下跌，震蕩頻率為20MHZ。

　　圖2-B表示的是開(kāi)關(guān)管上加了RC吸收電路的Vds電壓波形，相對與圖2-A，在加了RC吸收電路后，開(kāi)關(guān)管斷開(kāi)瞬間，Vds電壓上升比較平緩，且在上升到最高電壓跌落時(shí)不會(huì )產(chǎn)生高頻震蕩，EMI特性也會(huì )偏好。

　　在感性負載中，開(kāi)關(guān)器件關(guān)斷的瞬間，如果此時(shí)感性負載的磁通不為零，根據愣次定律便會(huì )產(chǎn)生一個(gè)自感電動(dòng)勢，對外界辭放磁場(chǎng)儲能，為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，一般都采用RC吸收回路，將這部份能量以熱能的方式消耗掉。

　　設計RC吸收回路參數，需要先確定磁場(chǎng)儲能的大小，在反激變壓器中，磁場(chǎng)儲能由兩部份辭放，其中大部份是通過(guò)互感向二次側提供能量，只有漏感部份要通過(guò)RC回路處理，需要測量勵磁電感，互感及漏感值，再求得RC回路的初始電流值。

　　?R的取值，以開(kāi)關(guān)所能承受的瞬時(shí)反壓，比初始電流值;此值過(guò)小則動(dòng)態(tài)功耗過(guò)大，引值過(guò)大則達不到保護開(kāi)關(guān)的作用;

　　?C的取值，則需要滿(mǎn)足在鉗位電平下能夠儲存磁能的一半，且滿(mǎn)足一定的dV/dt，C關(guān)斷緩沖，R開(kāi)通限流，電阻的阻值基本可以按照;

　　R=(sqrt(Llk/Cj))/n 這個(gè)公式計算，功率根據實(shí)際情況選擇，C一般都在102——103之間選擇，選C時(shí)在考慮吸收效果的同時(shí)還需考慮EMI的相位和后面輸出電容的紋波電流應力，則有：

　　C=(Ip*Tf)/(2*2*Vdc)

　　Ip:峰值電流

　　Tf:集電極電流從初始值下降到零的時(shí)間

　　Vdc:輸入的直流電壓

　　R=Ton(min)/(3C)

　　Ton(min):開(kāi)關(guān)管最小的導通時(shí)間

　　根據以上給出的公式，可以很方便地選擇出合適的RC吸收電路。但在設計時(shí)，應該根據整個(gè)電源設計的性能指標，通過(guò)實(shí)際調試才能得到真正合適的參數。有時(shí)候，為了達到系統的性能指標，犧牲一定的效率也是必要的?？傊?，在設計RC吸收電路參數時(shí)，必須綜合考慮性能和效率，最終選擇合適的RC參數。

　　ZLG致遠電子自主研發(fā)、生產(chǎn)的隔離電源模塊已有近20年的行業(yè)積累，目前產(chǎn)品具有寬輸入電壓范圍，隔離1000VDC、1500VDC、3000VDC及6000VDC等多個(gè)系列，封裝形式多樣，兼容國際標準的SIP、DIP等封裝。

　　同時(shí)，ZLG致遠電子為保證電源產(chǎn)品性能建設了行業(yè)內一流的測試實(shí)驗室，配備最先進(jìn)、齊全的測試設備，全系列隔離DC-DC電源通過(guò)完整的EMC測試，靜電抗擾度高達4KV、浪涌抗擾度高達2KV，可應用于絕大部分復雜惡劣的工業(yè)現場(chǎng)，為用戶(hù)提供穩定、可靠的電源隔離解決方案。