转换器中吸收电路93R1A-R22-A07L数据表的作用 转换器, 数据表, 开关

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　　在转换器中的各种开关器件（如功率开关管、快速恢复二极管等）在开通（ｔｕｒｎ－ｏｎ）和关断（ｔｕｒｎ－ｏｆｆ）的过程中,开关器件要承受较大的ｄｕ／ｄｔ或ｄｉ／ｄｔ，电子元件邮购网由于电路寄生参数Ｌ、Ｃ的存在，使开关器件因承受过高的电压或过大的电流（或称开关浪涌，Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ　ｓｕｒｇｅ）而损坏。为此，应该加入吸收电路（Ｓｎｕｂｂｅｒ　Ｃｉｒｃｕｉｔ，简称Ｓｎｕｂｂｅｒ）以限制或减小ｄｕ／ｄｔ或ｄｉ／ｄｔ、降低开关器件上的电压或电流峰值，限制或减少开关器件在开和关的过程中产生的开关损耗，以避免器件的热损坏。 93R1A-R22-A07L数据表
　　为了说明吸收电路的作用，先看一组试验结果。一个ＲＣ电路用ＩＧＢＴ做开关进行控制，如图４－１所示。在ＩＧＢＴ的两端并联－个吸收电路（如ＲＣＤ网络），试验时的负载条件如下：①Ｒ＝２２０Ω，Ｌ＝１μＨ；②Ｒ＝４０Ω，Ｌ＝１５μＨ，分别测得ＩＧＢＴ关断时承受的电压波形。

图1
　　图２（ａ）、（ｃ）为不加吸收电路的实验结果，图２（ｂ）、（ｄ）为ＩＧＢＴ并联接入吸收电路后的实验结果。比较图２（ａ）、（ｂ）可见，加人吸收电路后可以降低或消除ＩＧＢＴ关断时承受的电压尖峰，将开关器件上的电压钳位在一定的数值内。因此，图１中与ＩＧＢＴ并联的吸收电路也有人称为钳位电路（Ｃｌａｍｐ）。当增大负载电感、减少负载阻尼时，不加吸收电路，ＩＧＢＴ关断时承受的电压尖峰将高达５２０　Ｖ，且伴随产生振荡，如图２（ｃ）所示；加入吸收电路后，ＩＧＢＴ关断电压尖峰仅为１４０　Ｖ，振荡幅度和次数也下降了，如图２（ｄ）所示。

图2
　　在图１所示的电路中只有一个ＩＧＢＴ开关管，没有其他的开关二极管。但对于开关电源中的ＰＷＭ　ＤＣ／ＤＣ转换器来说，还应考虑其他开关二极管的动作对主开关管开关过程的影响。下面以Ｂｕｃｋ转换器为例，分析不加吸收电路时器件开关过程的电压与电流的变化。假定在开关过程中电压或电流按线性变化，即ｄｕ／ｄｔ或ｄｉ／ｄｔ为常数，实际电路中开关过程的电压或电流是非线性变化的。
　　图３给出了Ｂｕｃｋ转换器的等效电路，其中ｕｖ、ｉｖ分别为开关管上的电压和电流；Ｕｉ为直流输入电压，输出的ＬＣ滤波器用等效电流源Ｉｏ代替。

　　图４（ａ）、（ｂ）分别给出了开关管关断时ｕｖ、ｉｖ和关断功耗Ｐ＝ｕｖ·ｉｖ曲线。设ｔ＝０时，开关管Ｖ开始关断，开关管两端的电压ｕｖ上升。当ｕｖ＝Ｕｉ时，二极管Ｄ开通，ｉｖ才开始下降（假设也是按线性变化的）。直到ｔ＝ｔｆ时，ｉｖ＝０，开关管才完全“断开”。在关断过程中，开关管的关断功耗Ｐ＝ｕｖ·ｉｖ为三角形，面积就代表关断能耗Ｗ。开关管的电压上升越陡，即ｄｕ／ｄｔ越大，则图４（ｂ）中Ｐ三角形的面积越大，关断功耗越严重。加人吸收电路后就可以降低ｄｕ／ｄｔ，使Ｐ三角形面积减小，从而也就降低了开关管的关断能耗。
　　同理，开通过程可分析如下：图４（ｃ）、（ｄ）分别给出了开关管开通时ｕｖ、ｉｖ及开通功耗Ｐ＝ｕｖ·ｉｖ曲线。当ｔ＝０时，开关管Ｖ开通，电流ｉｖ上升，达到Ｉ。后二极管Ｄ关断，ｕｖ下降，在ｔ＝ｔｒ时，ｕｖ＝０，开关管完全导通。功耗Ｐ呈三角形。

　　图５表示开关晶体管的安全工作区（Ｓａｇｅ　Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　Ａｒｅａ，ＳＯＡ）及其开关轨迹，ＳＯＡ受开关器件最大允许电流、最大允许电压、最大允许功率等限制。图５（ａ）是根据图４（ａ）的波形分析描绘出来的开关轨迹，即无吸收电路时，开关管在关断过程中ｕｖ一ｉｖ变化的轨迹是：一开始，电压由零增加，电流ｉｖ＝Ｉｏ，开关轨迹为一条水平线；在ｕｖ＝Ｕｉ时，电流由Ｉｏ下降到零，开关轨迹为垂直线。由图５（ａ）可见，在不加吸收电路时，开关管的电流、电压可能超出ＳＯＡ。开关轨迹与坐标轴所包围的面积就代表开关管的关断功耗。

　　图５（ｂ）给了有吸收电路时开关管的开关轨迹ｕｖ－ｉｖ。关断或开通两条轨迹均在ＳＯＡ内，与图５（ａ）相比，坐标轴与开关轨迹所包围的面积大大减小，这就说明有吸收电路时可以减小开关管的开关功耗。
　　综上所述，ＰＷＭ　ＤＣ／ＤＣ转换器中吸收电路的主要作用如下：
　　（１）将开关管的电压、电流和功耗限制在安全工作区域（ＳＯＡ）以内。
　　（２）保证开关管在开、关过程中ｄｕ／ｄｔ、ｄｉ／ｄｔ足够小，限制开关管上的电压或电流峰值，从而保证开关管能正确可靠地运行；并降低ＥＭＩ的水平。
　　（３）限制开关功耗，并将它转移，使开关管器件的结温不超过规定值。
　　（４）使ＰＷＭ　ＤＣ／ＤＣ转换器中的二极管开关过程减慢，其正向恢复电压或反向恢复电流不影响功率开关管的安全运行。