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電子電路設計領域,反激電源 RC 吸收電路扮演著至關(guān)重要的角色。下面將深入探討反激電源 RC 吸收電路的相關(guān)知識,包括其定義、作用、特點、誤區(qū)、改善方法以及測試經(jīng)驗總結(jié)。
RC 吸收是指在電路設計中,尤其是在開關(guān)電源、功率電子設備以及電力電子系統(tǒng)中,使用電阻與電容串聯(lián)組成的電路結(jié)構(gòu),用于吸收和衰減電路中由于開關(guān)元件(如 MOSFET、IGBT 等)的快速切換所產(chǎn)生的過電壓和過電流現(xiàn)象。在反激變換器中,當 MOS 管關(guān)斷的瞬間,由變壓器漏感 LLK 與 MOS 管的輸出電容造成的諧振尖峰加在 MOS 管的漏極,如果不加以限制,MOS 管的壽命將會大打折扣。因此需要采取措施把這個尖峰吸收掉。電壓尖峰的本質(zhì)是一個對結(jié)電容的 dv/dt 充放電過程,而 dv/dt 是由電感電流的瞬變(di/dt)引起的,所以,降低 di/dt 或者 dv/dt 的任何措施都可以降低電壓尖峰,這就是吸收的原理。

- 降低尖峰電壓:有效抑制電路中的過電壓,保護開關(guān)元件和其他器件免受高電壓的損害。
- 緩沖尖峰電流:減少電流的突變,降低對電路的沖擊,提高電路的穩(wěn)定性。
- 改善 EMI 品質(zhì):降低 di/dt 和 dv/dt,減少電磁干擾,提高電路的電磁兼容性。
- 減低開關(guān)損耗:實現(xiàn)某種程度的軟開關(guān),提高電路的效率。
- 提高效率:不過需要注意的是,若取值不合理不但不能提高效率,弄不好還可能降低效率。
- 雙向吸收:一個典型的被吸收電壓波形中包括上升沿、上升沿過沖、下降沿這三部分,RC 吸收回路在這三個過程中都會產(chǎn)生吸收功率。通常情況下我們只希望對上升沿過沖實施吸收,因此這意味著 RC 吸收效率不高。
- 不能完全吸收:并不是說 RC 吸收不能完全吸收掉上升沿過沖,只是說這樣做付出的代價太大。RC 吸收最好定一個合適的吸收指標,不要指望它能夠把尖峰完全吸收掉。
- 能量單向轉(zhuǎn)移:RC 吸收是能量的單向轉(zhuǎn)移,就地將吸收的能量轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮堋1M管如此,這并不能說損耗增加了,在很多情況下,吸收電阻的發(fā)熱增加了,與電路中另外某個器件的發(fā)熱減少是相對應的,總效率不一定下降。設計得當?shù)?RC 吸收,在降低電壓尖峰的同時也有可能提高效率。

- Buck 續(xù)流二極管反壓尖峰超標:有人會拼命在二極管兩端加 RC 吸收,這種方法是錯誤的。因為這個反壓尖峰并不是二極管引起的,盡管表現(xiàn)是在這里。這時只要加強 MOS 管的吸收或者采取其他適當?shù)拇胧@個尖峰就會消失或者削弱。
- 副邊二極管反壓尖峰超標:在這個二極管上拼命吸收也是錯誤的,原因是副邊二極管反壓尖峰超標都是漏感惹的禍,正確的方法是處理漏感能量。
- 反激 MOS 反壓超標:在 MOS 上拼命吸收同樣錯誤。如果是漏感尖峰,或許吸收能夠解決問題。如果是反射電壓引起的,吸收不但不能解決問題,效率還會低得一塌糊涂,因為改變了拓撲。
雖然書上和網(wǎng)絡上都有關(guān)于吸收回路的計算方法的介紹,但由于寄生參數(shù)的影響,這些公式幾乎沒有實際意義。實際上大部分的 RC 參數(shù)是靠實驗來調(diào)整的,而初選這個值很關(guān)鍵。下面介紹一些實用的理論和方法:
- 測量原始震蕩頻率:先不加 RC,用容抗比較低的電壓探頭測出原始的震蕩頻率(注意用低電容的探頭,因為探頭的電容會引起震鈴頻率的改變,使設計結(jié)果不準),此震蕩是由 LC 形成的,LC 主要是變壓器次級漏感和布線的電感和輸出電容,C 主要是二極管結(jié)電容和變壓器次級的雜散電容。例如,測量二極管 D 兩端原始振蕩頻率,此設計中為 33.3MHz(未加 RC 吸收前)。
- 確定吸收電容值:測出原始震蕩頻率后,可以試著在二極管上面加電容(與二極管并聯(lián)方式),直到震蕩頻率變?yōu)樵瓉淼?1/2(一半)。如增加的電容為 470pF,震蕩頻率變?yōu)?16.7MHz(只加了 C9 后),則原來震蕩的 C(雜散電容)為所加電容的 1/3(意思是 470pF = 3*C),震蕩的主體由原來的 C 變?yōu)榱宋覀兯拥碾娙?C9。
- 計算電阻值:知道了吸收電容 C9 的值就可以算 R 值了。一般把 R 加到吸收 C 上時,震蕩就可以大大衰減。這時再適當調(diào)整 C 值的大小,直到震蕩基本被抑制。此電路中選擇 R = 33R,可以看到振蕩已基本完全消除(加了 RC 后)。
- 吸收電容 C 的影響:并非吸收越多損耗越大,適當?shù)奈沼幸粋€效率最高點。吸收電容 C 的大小與吸收功率(R 的損耗)呈正比關(guān)系,即吸收功率基本上由吸收電容決定。
- 吸收電阻 R 的影響:吸收電阻的阻值對吸收效果干系重大,影響明顯。吸收電阻的阻值對吸收功率影響不大,即吸收功率主要由吸收電容決定。當吸收電容確定后,一個適中的吸收電阻才能達到最好的吸收效果。當吸收電容確定后,最好的吸收效果發(fā)生在發(fā)生最大吸收功率處,換言之,哪個電阻發(fā)熱最厲害就最合適。當吸收電容確定后,吸收程度對效率的影響可以忽略。
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