大功率BUCK變換器電壓電流尖峰的分析及抑制措施

在大功率 Buck變換器中電路工作于高頻開(kāi)關(guān)狀態(tài),由于實(shí)際線路的寄生參數(shù)和器件的非理 想特性的影響 ,開(kāi)關(guān)器件兩端會(huì)出現(xiàn)過(guò)高的 電壓和電流尖峰,嚴(yán)重地降低了電路的可靠性。本文詳細(xì)分析了兩種尖峰產(chǎn)生的原因和危害 , 有針對(duì)性地提出了幾種 RCL 緩沖電路,并給出了電路各參數(shù)的分析和設(shè)計(jì)方法。 仿真和使用結(jié)果證明了該緩沖電路具有良好的軟開(kāi)關(guān)效果,對(duì)于主開(kāi)關(guān)管的電壓尖峰和電流尖峰具有較強(qiáng)的抑制作用。

　　在大功率開(kāi)關(guān)變換電路中 ， 由于體積比較大 ， 引線較長(zhǎng) ， 致使雜散電感較大 ， 并且在快速開(kāi)關(guān)變換過(guò)程中 ， 電流的變化率很大 ， 形成很大的電壓尖峰， 使開(kāi)關(guān)器件承受很大的電壓應(yīng)力。這種現(xiàn)象在大功率 BUCK 變換器中 尤為突出 ［ 1］ 。在開(kāi) 關(guān)管開(kāi)通瞬間 ， 主開(kāi)關(guān)管和處于反向恢復(fù)過(guò)程的續(xù)流二極管有瞬間的直通現(xiàn)象 ， 產(chǎn)生很大的沖擊電流 ， 從而容易導(dǎo)致器件的電擊穿及熱損壞 ［ 2］ 。針對(duì)這些問(wèn)題， 文中給出了幾種簡(jiǎn)單有效的解決措施。 1 主開(kāi)關(guān)管關(guān)斷瞬間的電壓尖峰 111 電壓尖峰產(chǎn)生原因分析如圖 1 所示 ， 在實(shí)際電路連線中 ， 由于工藝的圖 1 電路原理圖關(guān)系 ， 電路的輸入回路至開(kāi)關(guān)管 V 的集電極和發(fā)射極之間的導(dǎo)線上存在一定的雜散電感 ， 等效于圖 1 中的 L S。在 V 導(dǎo)通時(shí) ， 輸入電流 i I 經(jīng)過(guò) L S， 產(chǎn)生一個(gè)感應(yīng)電壓 ULS， 極性為左正右負(fù)。 V 關(guān)斷期間 ， 電流將迅速減小至零 ， 導(dǎo)致產(chǎn)生很大的 di/ dt， L S 上產(chǎn)生很高的 ULS ， 極性變?yōu)樽筘?fù) 右正 ， 加在 V 的集電極和發(fā)射極上 ， 致使 V 管兩端產(chǎn)生很高的電壓尖峰。