分立器件寄生参数模型与效应

在电路设计中每个器件都有其寄生参数。例如，一个电感中还存在容性和阻性分量，电容中还存在感性和阻性分量。

开关稳压器中，所适用的元件对其表现有着巨大的影响。最关键的元件，比如开关元件，整流元件，磁场元件和滤波电容不仅对开关频率而且对整个转换器的效率都有影响。功率开关，整流二极管，变压器，电容和电感都有寄生属性，设计者必须熟悉这些属性并且知道如何测量它们。

典型转换器件的寄生分量

半导体开关有许多不理想的属性。特别是场效应管激励电流上的电流尖峰迫使它必须有一个驱动电路，尤其是考虑到在开关周期中，这个电流会对栅极与漏极之间的寄生米勒电容不断地充放电。二极管中有一个等效并联电容，这会减慢开关速度并且会导致内部前向电压下降。电感的损耗很大程度上依赖于磁芯的材料，还有它的直流电阻分量(DC Resistance)， 这个电阻会导致绕组上产生一个I²R的损耗和内部耦合容性。一般的电容寄生效应很严重， 比如等效串联电阻(equivalent series resistance)和等效串联电感(equivalentseries inductance)。所有这些效应都是与频率有关的，所以频率很高时一个电感会表现为容性， 一个电容也可以表现为感性。

变压器的寄生分量如图所示。CWA和CWB是绕组间的耦合电容，CP和CS是初级和次级绕组上 的电容(一般都不是很重要，除非是在高频设计中)，LM是磁芯的磁化电感，LLP和LLS是漏电 感。这些寄生效果对转换器的设计有极大的影响：耦合电容会导致共模EMC问题，由于LM而产 生的饱和问题限制了变压器的电流和可操作温度，漏电感尤其的麻烦，它会降低效率并产生EMI辐射。

变压器寄生参数模型

绕组电流突变的时候，一部分电压尖峰是有漏电感产生的。这种过大的电压会对初级端的开关和次级端的二极管造成很大的压力，所以要么选择适用可以承受这些电压尖峰的元件，要么并联一个缓冲网来吸收尖峰中的能量。尖峰中的能量和缓冲网必须吸收的功率可以用下面 的公式来计算：

一个没有缓冲网的反激式设计中，开关场效应管两端的电压和整流二极管中的电流如图1.35 所示。上半图是开关场效应管两端的电压。在这个例子中，虽然初级的源电压只有160Vdc， 但是场效应管必须承受600V的电压尖峰。

下半图是流经输出整流二极管的电流。电流尖峰会使二极管发烫从而造成额外的功耗，由图 可见，寄生电感效应造成的电流尖峰比由变压器自身的电感所生成的峰值电流还要高50%。

缓冲网电路可以吸收一部分尖峰中的能量从而缓解开关和二极管上的过压压力，降低它们的 操作温度并且减小传导干扰和辐射干扰。但是缓冲网可以吸收能量但是不能消除尖峰所造成 的功耗。本来这些能量不是被开关就是被整流器吸收，现在只是换做缓冲网的电阻吸收这部 分能量。然而，电阻是无源元件并且比较耐高温，所以一般从成本收益的关系考虑，添加缓冲网是比较有利的。反激式转换器中的缓冲网电路如图所示。

除了由寄生漏电感造成的功耗外，任何耦合电抗的系统都存在谐振频率。大多数以变压器为 基础的设计都尽可能地减少寄生分量，或者选择在一个完全远离谐振频率的频段工作。

但是准谐振或者谐振转换器却是刻意工作在谐振频率上的，它们是通过增加绕组电感或添加额外的电感来实现的。因为当转换器工作在谐振频率时，效率是极高的。