开关电源中的全部缓冲吸收电路解析图「开关电源吸收电路原理」

今天带来开关电源中的全部缓冲吸收电路解析图「开关电源吸收电路原理」，关于开关电源中的全部缓冲吸收电路解析图「开关电源吸收电路原理」很多人还不知道，现在让我们一起来看看吧！

基本拓扑电路上一般没有吸收缓冲电路，实际电路上一般有吸收缓冲电路，吸收与缓冲是工程需要，不是拓扑需要。

吸收与缓冲的功效：

● 防止器件损坏，吸收防止电压击穿，缓冲防止电流击穿

● 使功率器件远离危险工作区，从而提高可靠性

● 降低（开关）器件损耗，或者实现某种程度的关软开

● 降低di/dt和dv/dt，降低振铃，改善EMI品质

● 提高效率（提高效率是可能的，但弄不好也可能降低效率）

也就是说，防止器件损坏只是吸收与缓冲的功效之一，其他功效也是很有价值的。

吸收

吸收是对电压尖峰而言。

电压尖峰的成因：

● 电压尖峰是电感续流引起的。

● 引起电压尖峰的电感可能是：变压器漏感、线路分布电感、器件等效模型中的感性成分等。

● 引起电压尖峰的电流可能是：拓扑电流、二极管反向恢复电流、不恰当的谐振电流等。

减少电压尖峰的主要措施是：

● 减少可能引起电压尖峰的电感，比如漏感、布线电感等

● 减少可能引起电压尖峰的电流，比如二极管反向恢复电流等

● 如果可能的话，将上述电感能量转移到别处。

● 采取上述措施后电压尖峰仍然不能接受，最后才考虑吸收。吸收是不得已的技术措施

拓扑吸

将开关管Q1、拓扑续流二极管D1和一个无损的拓扑电容C2组成一个在布线上尽可能简短的吸收回路。

拓扑吸收的特点：

● 同时将Q1、D1的电压尖峰、振铃减少到最低程度。

● 拓扑吸收是无损吸收，效率较高。

● 吸收电容C2可以在大范围内取值。

● 拓扑吸收是硬开关，因为拓扑是硬开关。

体二极管反向恢复吸收

开关器件的体二极管的反向恢复特性，在关断电压的上升沿发挥作用，有降低电压尖峰的吸收效应。

RC 吸收

● RC吸收的本质是阻尼吸收。

● 有人认为R 是限流作用，C是吸收。实际情况刚好相反。

● 电阻R 的最重要作用是产生阻尼，吸收电压尖峰的谐振能量，是功率器件。

● 电容C的作用也并不是电压吸收，而是为R阻尼提供能量通道。

● RC吸收并联于谐振回路上，C提供谐振能量通道，C 的大小决定吸收程度，最终目的是使R形成功率吸收。

● 对应一个特定的吸收环境和一个特定大小的电容C，有一个最合适大小的电阻R，形成最大的阻尼、获得最低的电压尖峰。

● RC吸收是无方向吸收，因此RC吸收既可以用于单向电路的吸收，也可用于双向或者对称电路的吸收。

RC 吸收设计

● RC吸收的设计方法的难点在于：吸收与太多因素有关，比如漏感、绕组结构、分布电感电容、器件等效电感电容、电流、电压、功率等级、di/dt、dv/dt、频率、二极管反向恢复特性等等。而且其中某些因素是很难获得准确的设计参数的。

● 比如对二极管反压的吸收，即使其他情况完全相同，使用不同的二极管型号需要的RC吸收参数就可能有很大差距。很难推导出一个通用的计算公式出来。

● R 的损耗功率可大致按下式估算：

Ps = FCU2

其中U为吸收回路拓扑反射电压。

● 工程上一般应该在通过计算或者仿真获得初步参数后，还必须根据实际布线在板调试，才能获得最终设计参数。

RCD 吸收

特点

● RCD吸收不是阻尼吸收，而是靠非线性开关D 直接破坏形成电压尖峰的谐振条件，把电压尖峰控制在任何需要的水平。

● C 的大小决定吸收效果（电压尖峰），同时决定了吸收功率（即R的热功率）。

● R 的作用只是把吸收能量以热的形式消耗掉。其电阻的最小值应该满足开关管的电流限制，最大值应该满足PWM逆程RC放电周期需要，在此范围内取值对吸收效果影响甚微。

● RCD吸收会在被保护的开关器件上实现某种程度的软关断，这是因为关断瞬间开关器件上的电压即吸收电容C上的电压等于0，关断动作会在C 上形成一个充电过程，延缓电压恢复，降低dv/dt，实现软关断。

不适应性

● RCD吸收一般不适合反激拓扑的吸收，这是因为RCD吸收可能与反激拓扑相冲突。

● RCD吸收一般不适合对二极管反压尖峰的吸收，因为RCD吸收动作有可能加剧二极管反向恢复电流。

钳位吸收

RCD 钳位

● 尽管RCD钳位与RCD吸收电路可以完全相同，但元件参数和工况完全不同。RCD吸收RC时间常数远小于PWM周期，而RCD钳位的RC时间常数远大于PWM周期。

● 与RCD吸收电容的全充全放工况不同，RCD钳位的电容可以看成是电压源，其RC充放电幅度的谷值应不小于拓扑反射电压，峰值即钳位电压。

● 由于RCD钳位在PWM电压的上升沿和下降沿都不会动作，只在电压尖峰出现时动作，因此RCD钳位是高效率的吸收。

齐纳钳位

● 齐纳钳位的几种形式。

● 齐纳钳位也是在电压尖峰才起作用，也是高效率吸收。

● 某些场合，齐纳钳位需要考虑齐纳二极管的反向恢复特性对电路的影响。

● 齐纳吸收需注意吸收功率匹配,必要时可用有源功率器件组成大功率等效电路

无损吸收

无损吸收的条件

● 吸收网络不得使用电阻。

● 不得形成LD电流回路。

● 吸收回路不得成为拓扑电流路径。

● 吸收能量必须转移到输入侧或者输出侧。

● 尽量减少吸收回路二极管反向恢复电流的影响。

无损吸收是强力吸收，不仅能够吸收电压尖峰，甚至能够吸收拓扑反射电压，比如：

缓冲

缓冲是对冲击尖峰电流而言

● 引起电流尖峰第一种情况是二极管（包括体二极管）反向恢复电流。

● 引起电流尖峰第二种情况是对电容的充放电电流。这些电容可能是：电路分布电容、变压器绕组等效分布电容、设计不恰当的吸收电容、设计不恰当的谐振电容、器件的等效模型中的电容成分等等。

缓冲的基本方法：

在冲击电流尖峰的路径上串入某种类型的电感，可以是以下类型：

缓冲的特性：

● 由于缓冲电感的串入会显著增加吸收的工作量，因此缓冲电路一般需要与吸收电路配合使用。

● 缓冲电路延缓了导通电流冲击，可实现某种程度的软开通（ZIS)。

● 变压器漏感也可以充当缓冲电感。

LD 缓冲

特点：

● 可不需要吸收电路配合。

● 缓冲释能二极管与拓扑续流二极管电流应力相当甚至更大。

● 缓冲释能二极管的损耗可以简单理解为开关管减少的损耗。

● 适当的缓冲电感（L3）参数可以大幅度减少开关管损耗，实现高效率。

LR 缓冲

特点：

● 需要吸收电路配合以转移电感剩余能量。

● 缓冲释能电阻R的损耗较大，可简单理解为是从开关管转移出来的损耗。

● R、L参数必须实现最佳配合，参数设计调试比较难以掌握。

● 只要参数适当仍然能够实现高效率。

饱和电感缓冲

● 饱和电感的电气性能表现为对di/dt敏感。

● 在一个冲击电流的上升沿，开始呈现较大的阻抗，随着电流的升高逐渐进入饱和，从而延缓和削弱了冲击电流尖峰，即实现软开通。

● 在电流达到一定程度后，饱和电感因为饱和而呈现很低的阻抗，这有利于高效率地传输功率。

● 在电流关断时，电感逐渐退出饱和状态，一方面，由于之前的饱和状态的饱和电感量非常小，即储能和需要的释能较小。另一方面，退出时电感量的恢复可以减缓电压的上升速度，有利于实现软关断。

● 以Ls2为例，5u表示磁路截面积5mm2，大致相当于1颗PC40材质4*4*2的小磁芯。