緩沖電路

開關(guān)管開通和關(guān)斷理論上都是瞬間完成的，但實際情況開關(guān)管關(guān)斷時刻下降的電流和上升的電壓有重疊時間，所以會有較大的關(guān)斷損耗。為了使IGBT關(guān)斷過程電壓能夠得到有效的抑制并減小關(guān)斷損耗，通常都需要給IGBT主電路設(shè)置關(guān)斷緩沖電路。通常情況下,在設(shè)計關(guān)于IGBT的緩沖電路時要綜合考慮從IGBT應(yīng)用的主電路結(jié)構(gòu)、器件容量以及要滿足主電路各種技術(shù)指標(biāo)所要求的IGBT開通特性、關(guān)斷特性等因素。

選用RCD緩沖電路，結(jié)構(gòu)如圖4-5所示。

對緩沖電路的要求：盡量減小主電路的電感；電容應(yīng)采用低感吸收電容；二極管應(yīng)選用快開通和快速恢復(fù)二極管，以免產(chǎn)生開通過電壓和反向恢復(fù)引起較大的振蕩過電壓。

3）緩沖二極管的選擇

選用快速恢復(fù)二極管ERA34-10，參數(shù)為0.1A/1000V/0.15us。

繼電器RC加吸收單元起到什么作用？

接觸器和繼電器在斷電時，線圈釋放瞬間會產(chǎn)生一個浪涌脈沖，這個浪涌電壓對某些敏感電子裝置會有干擾，造成電子裝置誤動作或故障，因此在接觸器和繼電器線圈并聯(lián)一個阻容吸收器來吸收這個脈沖。

一般安裝吸收單元的接觸器或繼電器都是因為在他的同一電路中存在敏感電子電路，這些電路對浪涌脈沖比較敏感，所以這類電路中的接觸器或繼電器才加裝吸收單元，吸收繼電器線圈釋放產(chǎn)生的脈沖和浪涌，避免電子電路的故障或誤動作.

RC吸收回路的作用，一是為了對感性器件在電流瞬變時的自感電動勢進(jìn)行鉗位，二是抑制電路中因dV/dt對器件所引起的沖擊，在感性負(fù)載中，開關(guān)器件關(guān)斷的瞬間，如果此時感性負(fù)載的磁通不為零，根據(jù)愣次定律便會產(chǎn)生一個自感電動勢，對外界辭放磁場儲能，為簡單起見，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(shè)計RC吸收回路參數(shù)，需要先確定磁場儲能的大小，這分幾種情況：

1、電機(jī)、繼電器等，它的勵磁電感與主回路串聯(lián)，磁場儲能需要全部由RC回路處理，開關(guān)器件關(guān)斷的瞬間，RC回路的初始電流等于關(guān)斷前的工作電流；

2、工頻變壓器、正激變壓器，它的勵磁電感與主回路并聯(lián)，勵磁電流遠(yuǎn)小于工作電流。雖然磁場儲能也需要全部由RC回路處理，但是開關(guān)器件關(guān)斷的瞬間，RC回路的初始電流遠(yuǎn)小于關(guān)斷前的工作電流。

3、反激變壓器，磁場儲能由兩部份辭放，其中大部份是通過互感向二次側(cè)提供能量，只有漏感部份要通過RC回路處理，

以上三種情況，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，以開關(guān)所能承受的瞬時反壓，比初始電流值；此值過小則動態(tài)功耗過大，此值過大則達(dá)不到保護(hù)開關(guān)的作用；

RC吸收回路設(shè)計基礎(chǔ)

RC吸收回路的作用，一是為了對感性器件在電流瞬變時的自感電動勢進(jìn)行鉗位，二是抑制電路中因dV/dt對器件所引起的沖擊，在感性負(fù)載中，開關(guān)器件關(guān)斷的瞬間，如果此時感性負(fù)載的磁通不為零，根據(jù)愣次定律便會產(chǎn)生一個自感電動勢，對外界辭放磁場儲能，為簡單起見，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(shè)計RC吸收回路參數(shù)，需要先確定磁場儲能的大小，這分幾種情況：

1、電機(jī)、繼電器等，它的勵磁電感與主回路串聯(lián)，磁場儲能需要全部由RC回路處理，開關(guān)器件關(guān)斷的瞬間，RC回路的初始電流等于關(guān)斷前的工作電流；

2、工頻變壓器、正激變壓器，它的勵磁電感與主回路并聯(lián)，勵磁電流遠(yuǎn)小于工作電流。雖然磁場儲能也需要全部由RC回路處理，但是開關(guān)器件關(guān)斷的瞬間，RC回路的初始電流遠(yuǎn)小于關(guān)斷前的工作電流。

3、反激變壓器，磁場儲能由兩部份辭放，其中大部份是通過互感向二次側(cè)提供能量，只有漏感部份要通過RC回路處理，

以上三種情況，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，以開關(guān)所能承受的瞬時反壓，比初始電流值；此值過小則動態(tài)功耗過大，引值過大則達(dá)不到保護(hù)開關(guān)的作用；C的取值，則需要滿足在鉗位電平下能夠儲存磁能的一半，且滿足 一 定的dV/dt

開關(guān)電源的電磁兼容性設(shè)計(EMC設(shè)計)-減小干擾源干擾能量的緩沖電路

在開關(guān)控制電源的輸入部分加入緩沖電路（如圖示），其由線性阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)組成，用于消除電力線干擾、電快速瞬變、電涌、電壓高低變化和電力線諧波等潛在的干擾。緩沖電路器件參數(shù)為D1為MUR460，R1=500Ω，C=6nF，L=36mH，R=150Ω。 

RCD吸收電路的設(shè)計

對于一位開關(guān)電源工程師來說，在一對或多對相互對立的條件面前做出選擇，那是常有的事。而我們今天討論的這個話題就是一對相互對立的條件。（即要限制主MOS管zui大反峰，又要RCD吸收回路功耗zui?。┰谟懻撉拔覀兿茸鰩讉€假設(shè)，

①    開關(guān)電源的工作頻率范圍:20~200KHZ；

②    RCD中的二極管正向?qū)〞r間很短（一般為幾十納秒）；

③    在調(diào)整RCD回路前主變壓器和MOS管，輸出線路的參數(shù)已經(jīng)完全確定。

有了以上幾個假設(shè)我們就可以行計算：

一﹑首先對MOS管的VD進(jìn)行分段：

ⅰ，輸入的直流電壓VDC；

ⅱ，次級反射初級的VOR；

ⅲ，主MOS管VD余量VDS；

ⅳ，RCD吸收有效電壓VRCD1。

 二﹑對于以上主MOS管VD的幾部分進(jìn)行計算：

ⅰ，輸入的直流電壓VDC。在計算VDC時，是依zui高輸入電壓值為準(zhǔn)。如寬電壓應(yīng)選擇AC265V，即DC375V。VDC＝VAC *√2

ⅱ，次級反射初級的VOR。VOR是依在次級輸出zui高電壓,整流二極管壓降zui大時計算的，如輸出電壓為：5.0V±5%（依Vo =5.25V計算），二極管VF為0.525V（此值是在1N5822的資料中查找額定電流下VF值）．VOR＝(VF+Vo)*Np/Ns

ⅲ，主MOS管VD的余量VDS．VDS是依MOS管VD的10%為zui小值．如KA05H0165R的VD=650應(yīng)選擇DC65V．VDC＝VD* 10%ⅳ，RCD吸收VRCD．MOS管的VD減去ⅰ，ⅲ三項就剩下VRCD的zui大值。實際選取的VRCD應(yīng)為zui大值的90%（這里主要是考慮到開關(guān)電源各個元件的分散性，溫度漂移和時間飄移等因素得影響）。

VRCD＝(VD-VDC -VDS)*90%注意：

① VRCD是計算出理論值，再通過實驗進(jìn)行調(diào)整，使得實際值與理論值相吻合．

② VRCD必須大于VOR的1.3倍．（如果小于1.3倍，則主MOS管的VD值選擇就太低了）

③ MOS管VD應(yīng)當(dāng)小于VDC的2倍．（如果大于2倍，則主MOS管的VD值就過大了）

④如果VRCD的實測值小于VOR的1.2倍，那么RCD吸收回路就影響電源效率。

⑤ VRCD是由VRCD1和VOR組成的ⅴ，RC時間常數(shù)τ確定．τ是依開關(guān)電源工作頻率而定的，一般選擇10~20個開關(guān)電源周期。

三﹑試驗調(diào)整VRCD值首先假設(shè)一個RC參數(shù)，R=100K/RJ15, C=10nF/1KV。再上市電，應(yīng)遵循先低壓后高壓，再由輕載到重載的原則。在試驗時應(yīng)當(dāng)嚴(yán)密注視RC元件上的電壓值，務(wù)必使VRCD小于計算值。如發(fā)現(xiàn)到達(dá)計算值，就應(yīng)當(dāng)立即斷電，待將R值減小后，重復(fù)以上試驗。（RC元件上的電壓值是用示波器觀察的，示波器的地接到輸入電解電容“＋”極的RC一點上，測試點接到RC另一點上）一個合適的RC值應(yīng)當(dāng)在zui高輸入電壓，zui重的電源負(fù)載下，VRCD的試驗值等于理論計算值。

四﹑試驗中值得注意的現(xiàn)象輸入電網(wǎng)電壓越低VRCD就越高，負(fù)載越重VRCD也越高。那么在zui低輸入電壓，重負(fù)載時VRCD的試驗值如果大于以上理論計算的VRCD值，是否和（三）的內(nèi)容相矛盾哪？一點都不矛盾，理論值是在zui高輸入電壓時的計算結(jié)果，而現(xiàn)在是低輸入電壓。重負(fù)載是指開關(guān)電源可能達(dá)到的zui大負(fù)載。主要是通過試驗測得開關(guān)電源的極限功率。

五﹑RCD吸收電路中R值的功率選擇R的功率選擇是依實測VRCD的zui大值，計算而得。實際選擇的功率應(yīng)大于計算功率的兩倍。編后語：RCD吸收電路中的R值如果過小，就會降低開關(guān)電源的效率。然而，如果R值如果過大，MOS管就存在著被擊穿的危險。

RCD吸收電路的設(shè)計

在討論前我們先做幾個假設(shè)，

①    開關(guān)電源的工作頻率范圍:20~200KHZ；

②    RCD中的二極管正向?qū)〞r間很短（一般為幾十納秒）；

③    在調(diào)整RCD回路前主變壓器和MOS管，輸出線路的參數(shù)已經(jīng)完全確定。

有了以上幾個假設(shè)我們就可以行計算：

一﹑首先對MOS管的VD進(jìn)行分段：

ⅰ，輸入的直流電壓VDC；

ⅱ，次級反射初級的VOR；

ⅲ，主MOS管VD余量VDS；

ⅳ，RCD吸收有效電壓VRCD1。 

二﹑對于以上主MOS管VD的幾部分進(jìn)行計算：

ⅰ，輸入的直流電壓VDC。在計算VDC時，是依zui高輸入電壓值為準(zhǔn)。如寬電壓應(yīng)選擇AC265V，即DC375V。VDC＝VAC *√2

ⅱ，次級反射初級的VOR。VOR是依在次級輸出zui高電壓,整流二極管壓降zui大時計算的，如輸出電壓為：5.0V±5%（依Vo =5.25V計算），二極管VF為0.525V（此值是在1N5822的資料中查找額定電流下VF值）．VOR＝(VF+Vo)*Np/Ns

ⅲ，主MOS管VD的余量VDS．VDS是依MOS管VD的10%為zui小值．如KA05H0165R的VD=650應(yīng)選擇DC65V．VDC＝VD* 10%

ⅳ，RCD吸收VRCD．MOS管的VD減去ⅰ，ⅲ三項就剩下VRCD的zui大值。實際選取的VRCD應(yīng)為zui大值的90%（這里主要是考慮到開關(guān)電源各個元件的分散性，溫度漂移和時間飄移等因素得影響）。

VRCD＝(VD-VDC -VDS)*90%注意：

① VRCD是計算出理論值，再通過實驗進(jìn)行調(diào)整，使得實際值與理論值相吻合．

② VRCD必須大于VOR的1.3倍．（如果小于1.3倍，則主MOS管的VD值選擇就太低了）

③ MOS管VD應(yīng)當(dāng)小于VDC的2倍．（如果大于2倍，則主MOS管的VD值就過大了）

④如果VRCD的實測值小于VOR的1.2倍，那么RCD吸收回路就影響電源效率。

⑤ VRCD是由VRCD1和VOR組成的ⅴ，RC時間常數(shù)τ確定．τ是依開關(guān)電源工作頻率而定的，一般選擇10~20個開關(guān)電源周期。

三﹑試驗調(diào)整VRCD值首先假設(shè)一個RC參數(shù)，R=100K/RJ15, C="10nF/1KV"。再上市電，應(yīng)遵循先低壓后高壓，再由輕載到重載的原則。在試驗時應(yīng)當(dāng)嚴(yán)密注視RC元件上的電壓值，務(wù)必使VRCD小于計算值。如發(fā)現(xiàn)到達(dá)計算值，就應(yīng)當(dāng)立即斷電，待將R值減小后，重復(fù)以上試驗。（RC元件上的電壓值是用示波器觀察的，示波器的地接到輸入電解電容“＋”極的RC一點上，測試點接到RC另一點上）一個合適的RC值應(yīng)當(dāng)在zui高輸入電壓，zui重的電源負(fù)載下，VRCD的試驗值等于理論計算值。

四﹑試驗中值得注意的現(xiàn)象輸入電網(wǎng)電壓越低VRCD就越高，負(fù)載越重VRCD也越高。那么在zui低輸入電壓，重負(fù)載時VRCD的試驗值如果大于以上理論計算的VRCD值，是否和（三）的內(nèi)容相矛盾哪？一點都不矛盾，理論值是在zui高輸入電壓時的計算結(jié)果，而現(xiàn)在是低輸入電壓。重負(fù)載是指開關(guān)電源可能達(dá)到的zui大負(fù)載。主要是通過試驗測得開關(guān)電源的極限功率。

五﹑RCD吸收電路中R值的功率選擇R的功率選擇是依實測VRCD的zui大值，計算而得。實際選擇的功率應(yīng)大于計算功率的兩倍。