用于电源设计的缓冲正向转换器

计算要添加多少电容和电阻是一项具有挑战性的任务。下面是解决这个问题的捷径。图1显示了正向转换器的功率级。转换器由干式变压器操作，干式变压器将输入电压耦合到次级电路，然后次级电路对输入电压进行整流和滤波。干式变压器反射主电压和漏电感形成一个低阻抗电路，当D2通过这样一个电阻被强制换向断开时，通常需要一个缓冲器。D2可以是一个硅p-n二极管，它具有反向恢复充电功能，必须在关闭前耗尽。这会增加漏电感中的过量电流，导致高频振铃和过高的二极管电压。肖特基二极管和同步整流器的情况类似，前者是由于其结电容大，后者是由于其关断延迟时间。

图1漏电感延迟D2闭合。图2显示了一些电路波形。顶部迹线是Q1泄漏电压，中间迹线是D1和D2连接点处的电压，底部迹线是流经D1的电流。在上图中，您可以看到，当Q1打开时，其漏极电压下降到输入电压以下，这导致二极管D1的电流增加。如果D2没有反向恢复充电功能，当D1电流等于输出电流时，节点电压会上升。因为D2有反向恢复充电功能，D1电流会进一步加大，开始消耗电荷。一旦电荷耗尽，二极管关闭，这导致增加的节点电压进一步增加。请注意，电流将增加，直到节点电压等于反射输入电压，因为漏电感两端有一个正电压。随着电流的增加，这个电流会对寄生电容充电，在电路中引起更多的振铃和损耗。

图2 D2关闭时，D2将导致过度振铃

这些振铃波形可能是不可接受的，因为它们可能会导致电磁干扰问题或给二极管带来不可接受的电压应力。D2的RC缓冲器可以大大减少振铃，同时几乎不影响效率。您可以使用以下等式计算振铃频率(参见等式1):

等式1:

但是怎么知道电路中L和C的值呢？诀窍是通过在D2增加一个已知电容的电容来降低振铃频率，这样你就得到两个方程和两个未知数。如果你加一个电容，正好能把振铃频率减半，那就更容易计算出上面的数值。要将频率降低一半，您需要的总电容是您较初使用的寄生电容的4倍。然后，只需将增加的电容除以3，即可得到寄生电容。图3示出了当频率是初始振铃频率的一半时，D2两端的470 pF电容器的波形。因此，电路的寄生电容约为150 pF。请注意，仅增加电容对振铃幅度影响不大，电路需要一些电阻来抑制振铃。这也是电容系数3是一个好的起点的另一个原因。如果电阻器选择得当，它可以提供出色的阻尼效果，同时较大限度地降低对效率的影响。阻尼电阻的较佳值几乎是寄生元件的典型电阻(见等式2)。信息来自：输配电设备网络

等式2:信息源：http://tede.cn

图3将振铃频率提高了两倍，以完成寄生计算。利用35 MHz振铃频率和150 pF寄生电容的等式1，可以计算出漏感为150 nH。将150 nH代入等式2，得到大约30欧姆的缓冲电阻值。图4显示了添加缓冲电阻的效果。振铃完全消除，电压应力从60V降低到40V。这样就可以选择一个额定电压较低的二极管，从而提高效率。该过程的较后一步是计算缓冲电阻损耗。该过程的较后一步可以使用等式3来完成，其中f是工作频率：信息源：等式3: #p#分页标题#e#

一旦计算完成，您需要确定电路是否能够承受缓冲器中的损耗。如果不能，需要平衡振铃和缓冲损耗。有关如何选择较佳阻尼电阻的详细信息，请参考第3页的图3 《电源设计小贴士 4》。

图4选择合适的缓冲电阻可以完全消除振铃。总之，缓冲正激变换器是一个简单的过程：1)加电容使振铃频率减半；2)计算寄生电容和电感；3)计算阻尼电阻和电感4)确定电路损耗是否在可接受的范围内。《开关模式电源转换的进步》，作者：m ddlebrrook，r.d .和Slobodan Cuk，第1卷和第2卷，第2版，TESLAco，1983年，第533页。节选自加利福尼亚州欧文市莫克利街10号，电话：(714) 727-1960。(较好版c 1981)

来源：机电之家