电源设计小贴士 16:缓冲正向转换器
[10-10 20:39:48] 来源:http://www.88dzw.com 电源电路 阅读:8372次
文章摘要:您是否一直为如何挑选缓冲器组件而烦恼?计算出要添加多少电容和电阻是一项颇具挑战性的工作。下面就来介绍一条解决这一难题的捷径。图 1 显示了正向转换器的功率级。该转换器由变压器运行,该变压器将输入电压耦合至次级电路,再由次级电路完成对输入电压的整流和滤波。反射主电压和变压器漏电感形成低阻抗电路,当 D2 通过一个这样电阻而被迫整流关闭 (commutate off) 时,通常需要一个缓冲器。D2 可以是一个硅 p-n 二极管,该二极管具有一个必须在其关闭前实现耗尽的逆向恢复充电功能。这就积累 (loads up) 了漏电感中的过剩电流,从而导致高频率振铃和过高的二极管电压。肖特基二极管和同步整流
电源设计小贴士 16:缓冲正向转换器,标签:电源电路,电路设计,http://www.88dzw.com您是否一直为如何挑选缓冲器组件而烦恼?计算出要添加多少电容和电阻是一项颇具挑战性的工作。下面就来介绍一条解决这一难题的捷径。
图 1 显示了正向转换器的功率级。该转换器由变压器运行,该变压器将输入电压耦合至次级电路,再由次级电路完成对输入电压的整流和滤波。反射主电压和变压器漏电感形成低阻抗电路,当 D2 通过一个这样电阻而被迫整流关闭 (commutate off) 时,通常需要一个缓冲器。D2 可以是一个硅 p-n 二极管,该二极管具有一个必须在其关闭前实现耗尽的逆向恢复充电功能。这就积累 (loads up) 了漏电感中的过剩电流,从而导致高频率振铃和过高的二极管电压。肖特基二极管和同步整流器也存在类似情况,前者是因为其大结电容,后者是因为其关闭延迟时间问题。
图 1 漏电感延缓了 D2 关闭
图 2 显示了一些电路波形,顶部线迹为 Q1 漏电压,中部线迹为 D1 和 D2 结点处的电压,底部线迹为流经 D1 的电流。在顶部线迹中,您可以看到当 Q1 打开时,其漏电压被降至输入电压以下,这样就使得二极管 D1 电流增加。如果 D2 没有逆向恢复充电功能,当 D1 电流等于输出电流时,结点电压就会上升。由于 D2 具有逆向恢复充电功能,因此 D1 电流会进一步增加,这便开始消耗电荷。一旦电荷耗尽,二极管便关闭,从而导致增加的结点电压进一步提高。请注意,电流会不断增加直到结点电压等于反射输入电压为止,因为在漏电感两端有一个正电压。随着电流的增加,该电流将对寄生电容进行充电并导致电路中振铃和损耗更大。
图 2 当 D2 关闭时 D2 会引起过多的振铃
www.88dzw.com使用具有 35 MHz 振铃频率的方程式 1 以及一个 150 pF 的寄生电容可以计算得出漏电感为 150 nH。把 150 nH 代入方程式 2 得出 一个大约为 30 Ohms 的缓冲器电阻值。图 4 显示了添加缓冲器电阻的影响。振铃被完全消除且电压应力也从 60V 降到了 40V。这样我们就能选择一个更低额定电压的二极管,从而实现效率的提高。该过程的最后一步是计算缓冲器电阻损耗。使用方程式 3 可以完成该过程的最后一步,其中 f 为工作频率:
方程式 3:
一旦完成计算,您就需要确定电路是否可以承受缓冲器中的损耗。如果不能的话,您就需要在振铃和缓冲器损耗间进行权衡。如欲了解如何选择最佳阻尼电阻的详情,请参见第 3 页的图 3《电源设计小贴士 4》。
图 4 选择适当的缓冲器电阻器能完全消除振铃
总而言之,缓冲正向转换器是一个简单的过程:1) 添加电容以减半振铃频率;2) 计算寄生电容和电感;3) 计算阻尼电阻以及电感 4) 确定电路损耗是否在可以接受的范围内。
这些振铃波形也许是人们所无法接受的,因为它们会引起 EMI 问题或带来二极管上让人无法接受的电压应力。跨接 D2 的 RC 缓冲器可以在几乎不影响效率的同时大大减少振铃。您可以利用下面的方程式计算得出振铃频率(请参见方程式 1):
方程式 1:
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