转换器中吸收电路的作用

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1、转换器中吸收电路的作用转换器中吸收电路的作用类别：电子综合在转换器中的各种开关器件(如功率开关管、快速恢复二极管等)在开通(turnon)和关断(turnoff)的过程中，开关器件要承受较大的du/dt或di/dt,由于电路寄生参数L、C的存在，使开关器件因承受过高的电压或过大的电流(或称开关浪涌，Sw1tchingsurge)而损坏。为此，应该加入吸收电路(SnubbcrCircuit,简称Snubbcr)以限制或减小du/dt或di/dt、降低开关器件上的电压或电流峰值，限制或减少开关器件在开和关的过程中产生的开关损耗，以避免器件的热损坏。为了说明吸收电路的作用，先看一组试验结果。一个RC

2、电路用IGBT做开关进行控制，如图41所示。在IGBT的两端并联一个吸收电路(如RCD网络)，试验时的负载条件如下：区=220Q,L=1nH;区=40Q,L=15H,分别测得IGBT关断时承受的电压波形。图1图2(a)、(c)为不加吸收电路的实验结果，图2(b)、(d)为IGBT并联接入吸收电路后的实验结果。比较图2(a)、(b)可见，加人吸收电路后可以降低或消除IGBT关断时承受的电压尖峰，将开关器件上的电压钳位在一定的数值内。因此，图1中与IGBT并联的吸收电路也有人称为钳位电路(Clamp)。当增大负载电感、减少负载阻尼时，不加吸收电路，IGBT关断时承受的电压尖峰将高达520V,且伴随

3、产生振荡，如图2(c)所示；加入吸收电路后，IGBT关断电压尖峰仅为140V,振荡幅度和次数也下降了，如图2(d)所示。图2在图1所示的电路中只有一个IGBT开关管，没有其他的开关二极管。但对于开关电源中的PWMDC/DC转换器来说，还应考虑其他开关二极管的动作对主开关管开关过程的影响。下面以Buck转换器为例，分析不加吸收电路时器件开关过程的电压与电流的变化。假定在开关过程中电压或电流按线性变化，即du/dt或di/dt为常数，实际电路中开关过程的电压或电流是非线性变化的。图3给出了Buck转换器的等效电路，其中uv、1v分别为开关管上的电压和电流；Ui为直流输入电压，输出的LC滤波器用等效

4、电流源I。代替。图4(a)、(b)分别给出了开关管关断时uV、1v和关断功耗P=uv1v曲线。设t=0时，开关管V开始关断，开关管两端的电压uv上升。当uv=Ui时，二极管D开通，1v才开始下降(假设也是按线性变化的)。直到t=tf时，1v=0,开关管才完全“断开”。在关断过程中，开关管的关断功耗P=uv1v为三角形，面积就代表关断能耗W。开关管的电压上升越陡，即du/dt越大，则图4(b)中P三角形的面积越大，关断功耗越严重。加人吸收电路后就可以降低du/dt,使P三角形面积减小，从而也就降低了开关管的关断能耗。同理，开通过程可分析如下：图4(c)、(d)分别给出了开关管开通时uV、1v及开

5、通功耗P=uv1v曲线。当七=0时，开关管V开通，电流1v上升，达到I。后二极管D关断，UV下降，在t=tr时，uv=0,开关管完全导通。功耗P呈三角形。图5表示开关晶体管的安全工作区(SageOperationArea,SOA)及其开关轨迹，SOA受开关器件最大允许电流、最大允许电压、最大允许功率等限制。图5(a)是根据图4(a)的波形分析描绘出来的开关轨迹，即无吸收电路时，开关管在关断过程中uv1v变化的轨迹是：一开始，电压由零增加，电流iv=Io,开关轨迹为一条水平线；在uv=Ui时，电流由I。下降到零，开关轨迹为垂直线。由图5(a)可见，在不加吸收电路时，开关管的电流、电压可能超出SO

6、A。开关轨迹与坐标轴所包围的面积就代表开关管的关断功耗。图5(b)给了有吸收电路时开关管的开关轨迹uviv。关断或开通两条轨迹均在SOA内，与图5(a)相比，坐标轴与开关轨迹所包围的面积大大减小，这就说明有吸收电路时可以减小开关管的开关功耗。综上所述，PWMDC/DC转换器中吸收电路的主要作用如下：(1)将开关管的电压、电流和功耗限制在安全工作区域(SOA)以内。(2)保证开关管在开、关过程中du/dt、di/dt足够小，限制开关管上的电压或电流峰值，从而保证开关管能正确可靠地运行；并降低EMI的水平。(3)限制开关功耗，并将它转移，使开关管器件的结温不超过规定值。(4)使PWMDC/DC转换器中的二极管开关过程减慢，其正向恢复电压或反向恢复电流不影响功率开关管的安全运行。