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開(kāi)關(guān)管吸收回路計(jì)算分析資料下載

2021-04-10 | pdf | 979.49KB | 次下載 | 5積分

資料介紹

等效電路: L:變壓器漏感及元器件引線電感等雜散電感之和。 R、C:吸收電阻電容。 D、Cd:整流二極管,Cd為D的結(jié)電容。 Q、Coss:開(kāi)關(guān)MOSFET,Coss為MOSFET的結(jié)電容。 開(kāi)關(guān)管由導(dǎo)通到截止時(shí)由于漏感L的存在,要通過(guò)R、C將其能量吸收掉,否則會(huì)產(chǎn)生一個(gè)尖峰電壓影響到元件的可靠性以及造成EMI問(wèn)題。 整流二極管截止時(shí)還有個(gè)反向恢復(fù)電流的問(wèn)題,但是把反向恢復(fù)電流最大時(shí)當(dāng)作分析的起使點(diǎn),那在實(shí)際分析時(shí)過(guò)程還是一樣的,只是初始狀態(tài)不同。 考慮整流二極管這個(gè)回路,設(shè)流過(guò)L上的電流為I1(t): 流過(guò)結(jié)電容Cd的電流為 流過(guò)吸收電容C的電流為 根據(jù)Cd兩端電壓等于R、C兩端電壓得到微積分方程: 由于含有積分,方程求解不便,將其求導(dǎo),得到3階微分方程: 由于Cd很小,可以將其忽略以簡(jiǎn)化分析,得到簡(jiǎn)化后的微分方程: 考慮初始狀態(tài)I1(0)=Io,I1’(0)=(Vin-Vo)/L,其中Io為開(kāi)關(guān)管關(guān)閉時(shí)電流的最大值,應(yīng)用拉普拉斯變換得到變換后的方程: 這是個(gè)2階系統(tǒng),應(yīng)當(dāng)讓其工作在過(guò)阻尼狀態(tài)防止振蕩,因此要保證極點(diǎn)有2個(gè)相異實(shí)根,得到 應(yīng)用拉普拉斯逆變換可以得到電流I1(t)的解: 電感L上的電壓: 二極管D上的電壓: 假定L=0.1uH,C=220pF,Vo=12V,Vin= -60V(此時(shí)MOSFET ON,變壓器次級(jí)電壓反向,Vin由12V跳變?yōu)?60V),R=2*sqrt(L/C)=42.6ohm。 DCM狀態(tài)下Io=0,考慮不同的R值對(duì)波形的影響: 可以看到阻值越小,電壓電流的波形振蕩越多,峰值越高,越容易對(duì)回路產(chǎn)生不利影響,因此要保證工作在過(guò)阻尼狀態(tài),電阻R不能取小。 考慮R=47ohm時(shí)不同電容C對(duì)波形的影響: 可以看到電容C越大,電壓電流變化率會(huì)減小,并且電壓的過(guò)沖會(huì)減小,這樣對(duì)EMI會(huì)有好處,但是峰值電流會(huì)變大。 考慮此時(shí)電阻R上的功率消耗,假定回路工作頻率50KHz: 可以看到正常情況下吸收電阻消耗的功率與R值大小無(wú)關(guān),只與C及C兩端的電壓有關(guān),因此可以看到改善EMI是以增加消耗功率為代價(jià)的,會(huì)降低回路的總體效率,因此C也不能取太大,此時(shí)P=1/2*C*(Vin-Vo)^2*f 。 需要看到此時(shí)吸收回路吸收的不是漏感L上的能量,而是電壓跳變?cè)陔娙軨上產(chǎn)生的能量。 考慮在CCM狀態(tài)下,設(shè)Io=1A和2A C=220pF時(shí)不同R值對(duì)波形的影響: R=47ohm時(shí)不同C值對(duì)波形的影響: 可以看到當(dāng)截止電流比較大時(shí),電阻越大電流下降越慢,吸收電容上初始電壓就會(huì)越高,對(duì)電容耐壓要求就會(huì)越高,此時(shí)電感L及二極管D兩端電壓變化也會(huì)更快,對(duì)回路產(chǎn)生不利影響的可能性會(huì)更大,因此吸收電阻R取值也不能太大。 吸收電容上有初始電壓是因?yàn)榭紤]二極管關(guān)斷時(shí)兩端電壓不能突變,電感L電流也不能突變,從而電流經(jīng)吸收電阻在吸收電容上產(chǎn)生了初始電壓。 吸收電容的增大可以減小電壓電流的變化率。 考慮此時(shí)吸收電阻R消耗的功率: 可以看到吸收功率始終隨吸收電容C值的增大而增大,但是不同的截止電流隨吸收電阻R值的變化會(huì)有不同的變化。 因此可以根據(jù)EMI的情況選取合適的C值,然后由此C值確定R值。 可以考慮一種確定R、C值的方法,在最大截止電流的情況下確定吸收電容C上的起始電壓,這時(shí)可以計(jì)算出R值,這個(gè)R值是最大值,然后再由R值計(jì)算出C值,這時(shí)的C值是吸收電容的最小值。 考慮結(jié)二極管電容Cd的影響,設(shè)Cd=15pF:DCM狀態(tài):Io=0,
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