開關(guān)管吸收回路計算分析資料下載

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：開關(guān)MOSFET，Coss為MOSFET的結(jié)電容。 開關(guān)管由導通到截止時由于漏感L的存在，要通過R、C將其能量吸收掉，否則會產(chǎn)生一個尖峰電壓影響到元件的可靠性以及造成EMI問題。 整流二極管截止時還有個反向恢復電流的問題，但是把反向恢復電流最大時當作分析的起使點，那在實際分析時過程還是一樣的，只是初始狀態(tài)不同。 考慮整流二極管這個回路，設(shè)流過L上的電流為I1(t)： 流過結(jié)電容Cd的電流為 流過吸收電容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，得到3階微分方程： 由于Cd很小，可以將其忽略以簡化分析，得到簡化后的微分方程： 考慮初始狀態(tài)I1（0）=Io，I1’（0）=(Vin-Vo)/L，其中Io為開關(guān)管關(guān)閉時電流的最大值，應(yīng)用拉普拉斯變換得到變換后的方程： 這是個2階系統(tǒng)，應(yīng)當讓其工作在過阻尼狀態(tài)防止振蕩，因此要保證極點有2個相異實根，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MOSFET ON，變壓器次級電壓反向，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，越容易對回路產(chǎn)生不利影響，因此要保證工作在過阻尼狀態(tài)，電阻R不能取小。 考慮R=47ohm時不同電容C對波形的影響： 可以看到電容C越大，電壓電流變化率會減小，并且電壓的過沖會減小，這樣對EMI會有好處，但是峰值電流會變大。 考慮此時電阻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的，會降低回路的總體效率，因此C也不能取太大，此時P=1/2*C*(Vin-Vo)^2*f 。 需要看到此時吸收回路吸收的不是漏感L上的能量，而是電壓跳變在電容C上產(chǎn)生的能量。 考慮在CCM狀態(tài)下，設(shè)Io=1A和2A C=220pF時不同R值對波形的影響： R=47ohm時不同C值對波形的影響： 可以看到當截止電流比較大時，電阻越大電流下降越慢，吸收電容上初始電壓就會越高，對電容耐壓要求就會越高，此時電感L及二極管D兩端電壓變化也會更快，對回路產(chǎn)生不利影響的可能性會更大，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為考慮二極管關(guān)斷時兩端電壓不能突變，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，這時可以計算出R值，這個R值是最大值，然后再由R值計算出C值，這時的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，