跟電源專家陶顯芳學(xué)電源技術(shù)(四):電源開關(guān)管的過壓保護(hù)電路

2012年11月20日 10:27 來源:電子發(fā)燒友網(wǎng) 作者:陶顯芳 我要評論(0)

電子發(fā)燒友網(wǎng)訊:國內(nèi)知名電源技術(shù)專家陶顯芳不辭勞苦,在雙節(jié)期間仍堅持為各位電源工程師或愛好者排憂解難,寫出一些工程師們非常關(guān)心的技術(shù)問題和常見的電源問題及解決方法。電子發(fā)燒友網(wǎng)編輯現(xiàn)為讀者整理成幾部分為《跟電源專家陶顯芳學(xué)電源技術(shù)》系列,內(nèi)容包括:

  1、漏感與分布電容對輸出波形的影響(上)

  2、漏感與分布電容對輸出波形的影響(下)

  3、對漏感與分布電容的影響進(jìn)行數(shù)學(xué)分析

  4、電源開關(guān)管的過壓保護(hù)電路

  5、電源開關(guān)管保護(hù)電路參數(shù)的計算(上)

  6、電源開關(guān)管保護(hù)電路參數(shù)的計算(下)

  7、RCD尖峰脈沖吸收電路參數(shù)計算舉例:開關(guān)變壓器初級線圈漏感Ls的計算

  8、RCD尖峰脈沖吸收電路參數(shù)計算舉例:尖峰脈沖吸收電容器容量的計算

  9、RCD尖峰脈沖吸收電路參數(shù)計算舉例:尖峰脈沖吸收電阻阻值的計算。

  本文為漏感與分布電容對輸出波形的影響(下),內(nèi)容精彩,敬請對電子發(fā)燒友網(wǎng)保持密切關(guān)注。

  在單激式開關(guān)電源中,無論是正激式還是反激式開關(guān)電源,都要求對電源開關(guān)管采取過壓保護(hù),以防止當(dāng)開關(guān)管突然關(guān)斷瞬間,開關(guān)變壓初級線圈產(chǎn)生的反激脈沖尖峰電壓與輸入電壓進(jìn)行迭加后,加到電源開關(guān)管的D、S極兩端,把電源開關(guān)管擊穿。

  為了防止電源開關(guān)管擊穿,圖7是一種抑制反激脈沖尖峰電壓,對電源開關(guān)管具有過壓保護(hù)作用的RCD尖峰脈沖吸收電路。之所以把它稱為RCD尖峰脈沖吸收電路,因圖中主要器件由R、C、D組成。

  為了分析方便,我們把開關(guān)變壓器等效成一個理想的(漏感等于0的)開關(guān)變壓器T與一個漏感Ls相串聯(lián),把開關(guān)變壓器初級線圈N1產(chǎn)生勵磁作用的電感Lu稱為勵磁電感;分布電容Cs為開關(guān)變壓器初線圈的分布電容與次級線圈的分布電容等效到初線圈后,總的等效電容。

  在圖7中,當(dāng)電源開關(guān)管Q1關(guān)斷時,開關(guān)變壓器初級線圈產(chǎn)生的反激電壓脈沖(包括漏感產(chǎn)生的反激電壓脈沖)將會與輸入電壓U迭加,同時加到電源開關(guān)管Q1的D、S極兩端,此時,整流二極管D將導(dǎo)通,并對C進(jìn)行充電;C的作用就是把加到開關(guān)管D、S極兩端的尖峰脈沖電壓加以吸收,以防止開關(guān)管被尖峰脈沖電壓擊穿;而R的作用是把C吸收尖峰脈沖電壓產(chǎn)生的積累電荷泄放掉,為下一次尖峰脈沖的吸收做好準(zhǔn)備,否則,經(jīng)過多個尖峰脈沖電壓吸收之后,電容積累的電荷將會越來越多,其兩端電壓也會越來越高,最后將會失去吸收尖峰脈沖的作用。

  值得注意的是,當(dāng)電源開關(guān)管Q1關(guān)斷時,由于變壓器次級線圈整流濾波電路D2和C2的接入,開關(guān)變壓器初、次級線圈的等效分布電容Cs相對于濾波電容C2來說,其作用將變得微不足道;此時,由于輸出電壓Uo通過變壓器初、次級線圈的耦合和反射作用,使得變壓器初級線圈產(chǎn)生的反電動勢電壓 完全被鉗制在一個與次級輸出電壓Uo成正比的數(shù)值上,即:

 

  , 另外,由于開關(guān)管Q1兩端的等效分布電容Cds并不是一個純電容,而實際上是一個阻抗由小到大,其阻抗變化過程類似于電容充電的可變電阻,它只吸收能量,而不會釋放能量。

  當(dāng)它兩端的電壓Uds高于電容C兩端的電壓之后,即,整流二極管D導(dǎo)通之后,分布電容Cds的作用就完全變成了一個分流電阻Rds。此時,流過電阻Rds的電流越大,開關(guān)管的損耗也越大,適當(dāng)選擇圖7中電容C的容量和電阻R的阻值,可以減小流過電阻Rds(開關(guān)管關(guān)斷過程中的等效電阻)的電流,從而可以降低開關(guān)管的損耗。

  換一句話說,RCD尖峰脈沖吸收電路對開關(guān)管進(jìn)行過壓保護(hù),就是通過電容C和電阻R對流過電源開關(guān)管(Rds)的電流進(jìn)行分流來實現(xiàn)的;RCD尖峰脈沖吸收電路,不但可以降低開關(guān)管漏極與源極兩端的峰值電壓,還可以降低開關(guān)管的損耗。

——下節(jié)將繼續(xù)報道:電源開關(guān)管保護(hù)電路參數(shù)的計算,敬請關(guān)注。

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