RCD箝位電路具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小成本低無(wú)需驅(qū)動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)，因而被廣泛應(yīng)用于中小型功率開(kāi)關(guān)電源中。
在Bost電路中,開(kāi)關(guān)管關(guān)斷瞬間，電路中感性元件儲(chǔ)存的電能釋放會(huì)產(chǎn)生很大的尖峰電壓，使得開(kāi)關(guān)管承受很大的電壓應(yīng)力，甚至可能導(dǎo)致開(kāi)關(guān)管損壞。
為了消除開(kāi)關(guān)關(guān)斷瞬間的尖峰電壓保證開(kāi)關(guān)管正常工作，很多學(xué)者進(jìn)行了大量研究，得出了RCD箝位電路可以消除開(kāi)關(guān)關(guān)斷瞬間的尖峰電壓，尤甚是在反激電路中可靠性很高。但是由于RCD箝位電路敏感性很高,需要合理的參數(shù)設(shè)計(jì)才能達(dá)到理想的緩沖效果。
本文以Boost變換器為例，分析RCD箝位電路工作原理,設(shè)計(jì)電路基本參數(shù)，結(jié)合實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證設(shè)計(jì)方法的正確性。
電路原理與參數(shù)計(jì)算
功率管開(kāi)關(guān)管箝位電路原理如圖1所示，當(dāng)開(kāi)關(guān)管Q開(kāi)通時(shí),電容Cs兩端壓降為晶體管飽和壓降,接近于零。開(kāi)關(guān)管關(guān)斷時(shí),二極管將電阻Rs短路為電感電流iL提供放電通道，電容Cs迅速充電,開(kāi)關(guān)管D、S兩端電壓被電容電壓鉗位,開(kāi)關(guān)管減少的電流就是電容充電增加的電流iL。
如果電容Cs足夠大,在開(kāi)關(guān)管電流下降至零截止時(shí),電容電壓很低，晶體管關(guān)斷損耗很小。當(dāng)開(kāi)關(guān)管再次開(kāi)通時(shí),D、S兩端電壓為零,電容通過(guò)限流電阻Rs開(kāi)關(guān)放電到零，為下一次關(guān)斷做準(zhǔn)備。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析
沒(méi)有RCD緩沖時(shí),開(kāi)關(guān)在關(guān)斷瞬間D、S兩端會(huì)出現(xiàn)尖峰電壓,圖3可見(jiàn)，尖峰高達(dá)170V左右,這樣的過(guò)電壓對(duì)開(kāi)關(guān)管造成很大的沖擊，尤其是在高頻率、大功率、高輸入電路中尤為嚴(yán)重。
為了抑制關(guān)斷瞬間開(kāi)關(guān)管D、S兩端的尖峰電壓，給其并聯(lián)合理參數(shù)的RCD緩沖電路,結(jié)果如圖4所示,發(fā)現(xiàn)開(kāi)關(guān)關(guān)斷瞬間D、S兩端的電壓過(guò)沖得到有效抑制。這是因?yàn)樵陂_(kāi)關(guān)關(guān)斷瞬間,電感能量通過(guò)R向電容充電, D、S兩端電壓被電容電壓箝位。
本設(shè)計(jì)構(gòu)建的RCD緩沖電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,成本低,損耗小可以有效地抑制開(kāi)關(guān)管關(guān)斷瞬間的電壓尖峰,保證開(kāi)關(guān)管安全穩(wěn)定工作，可以應(yīng)用于中小功率開(kāi)關(guān)電源中。
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