電源設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)：RC吸收電路

開關(guān)電源設(shè)計(jì)中，我們常常使用到一個(gè)電阻串聯(lián)一個(gè)電容構(gòu)成的RC電路， RC電路性能會(huì)直接影響到產(chǎn)品性能和穩(wěn)定性。本文將為大家介紹一種既能降低開關(guān)管損耗，且可降低變壓器的漏感和尖峰電壓的RC電路。

高頻開關(guān)電源在開關(guān)管關(guān)斷時(shí)，電壓和電流的重疊引起的損耗是開關(guān)電源損耗的主要部分，同時(shí)，由于電路中存在寄生電感和寄生電容，在功率開關(guān)管關(guān)斷時(shí)，電路中也會(huì)出現(xiàn)過電壓并且產(chǎn)生振蕩。如果尖峰電壓過高，就會(huì)損壞開關(guān)管。同時(shí)，振蕩的存在也會(huì)使輸出紋波增大。為了降低關(guān)斷損耗和尖峰電壓，需要在開關(guān)管兩端并聯(lián)RC緩沖電路以改善電路的性能。

圖1

圖1所示的是一個(gè)簡(jiǎn)單的反激式開關(guān)電源電路，從圖中可以看出RC電路在圖中的出現(xiàn)過6次從RaCa—RfCf，每個(gè)RC電路的位置不同，作用也不一樣。本文介紹的是圖1中RbCb，RcCc構(gòu)成的RC吸收電路。這兩個(gè)RC電路在圖中主要作用是：

l減少導(dǎo)通或關(guān)斷損耗;

l降低電壓或電流尖峰;

l可以間接的改善EMI特性。

在設(shè)計(jì)RC吸收電路時(shí)，我們必須了解整個(gè)電源網(wǎng)絡(luò)的幾個(gè)重要參數(shù)，比如輸入電壓、輸入電流、尖峰電壓、尖峰電流等。在圖1所示當(dāng)Q1關(guān)斷時(shí)，源極電壓開始上升到2Vdc，而電容Cb限制了源極(D)電壓的上升速度，同時(shí)減小了上升電壓和下降電流的重疊，從而減低了開關(guān)管Q1的損耗。而在下次開關(guān)關(guān)斷之前，Cb必須將已經(jīng)充滿的電壓放完，放電路徑為Cb、Rb、Q1。

圖2 開關(guān)管源極(D)的Vds電壓波形

圖2-A表示的是開關(guān)管Q1沒有加RC吸收電路的Vds電壓波形，圖中明顯的看出，當(dāng)開關(guān)管Q1斷開時(shí)，Vds電壓迅速上升至最高點(diǎn)，而后伴隨這震蕩下跌，震蕩頻率為20MHZ。

圖2-B表示的是開關(guān)管上加了RC吸收電路的Vds電壓波形，相對(duì)與圖2-A，在加了RC吸收電路后，開關(guān)管斷開瞬間，Vds電壓上升比較平緩，且在上升到最高電壓跌落時(shí)不會(huì)產(chǎn)生高頻震蕩，EMI特性也會(huì)偏好。

在感性負(fù)載中，開關(guān)器件關(guān)斷的瞬間，如果此時(shí)感性負(fù)載的磁通不為零，根據(jù)愣次定律便會(huì)產(chǎn)生一個(gè)自感電動(dòng)勢(shì)，對(duì)外界辭放磁場(chǎng)儲(chǔ)能，為簡(jiǎn)單起見，一般都采用RC吸收回路，將這部份能量以熱能的方式消耗掉。

設(shè)計(jì)RC吸收回路參數(shù)，需要先確定磁場(chǎng)儲(chǔ)能的大小，在反激變壓器中，磁場(chǎng)儲(chǔ)能由兩部份辭放，其中大部份是通過互感向二次側(cè)提供能量，只有漏感部份要通過RC回路處理，需要測(cè)量勵(lì)磁電感，互感及漏感值，再求得RC回路的初始電流值。

lR的取值，以開關(guān)所能承受的瞬時(shí)反壓，比初始電流值;此值過小則動(dòng)態(tài)功耗過大，引值過大則達(dá)不到保護(hù)開關(guān)的作用;

lC的取值，則需要滿足在鉗位電平下能夠儲(chǔ)存磁能的一半，且滿足一定的dV/dt，C關(guān)斷緩沖，R開通限流，電阻的阻值基本可以按照;

R=(sqrt(Llk/Cj))/n 這個(gè)公式計(jì)算，功率根據(jù)實(shí)際情況選擇，C一般都在102——103之間選擇，選C時(shí)在考慮吸收效果的同時(shí)還需考慮EMI的相位和后面輸出電容的紋波電流應(yīng)力，則有：

C=(Ip*Tf)/(2*2*Vdc)

Ip:峰值電流

Tf:集電極電流從初始值下降到零的時(shí)間

Vdc:輸入的直流電壓

R=Ton(min)/(3C)

Ton(min):開關(guān)管最小的導(dǎo)通時(shí)間

根據(jù)以上給出的公式，可以很方便地選擇出合適的RC吸收電路。但在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該根據(jù)整個(gè)電源設(shè)計(jì)的性能指標(biāo)，通過實(shí)際調(diào)試才能得到真正合適的參數(shù)。有時(shí)候，為了達(dá)到系統(tǒng)的性能指標(biāo)，犧牲一定的效率也是必要的?？傊?，在設(shè)計(jì)RC吸收電路參數(shù)時(shí)，必須綜合考慮性能和效率，最終選擇合適的RC參數(shù)。

ZLG致遠(yuǎn)電子自主研發(fā)、生產(chǎn)的隔離電源模塊已有近20年的行業(yè)積累，目前產(chǎn)品具有寬輸入電壓范圍，隔離1000VDC、1500VDC、3000VDC及6000VDC等多個(gè)系列，封裝形式多樣，兼容國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的SIP、DIP等封裝。

同時(shí)，ZLG致遠(yuǎn)電子為保證電源產(chǎn)品性能建設(shè)了行業(yè)內(nèi)一流的測(cè)試實(shí)驗(yàn)室，配備最先進(jìn)、齊全的測(cè)試設(shè)備，全系列隔離DC-DC電源通過完整的EMC測(cè)試，靜電抗擾度高達(dá)4KV、浪涌抗擾度高達(dá)2KV，可應(yīng)用于絕大部分復(fù)雜惡劣的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，為用戶提供穩(wěn)定、可靠的電源隔離解決方案。