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大功率BUCK变换器电压电流尖峰的分析及抑制措施
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2017-09-28
陈芳
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在大功率 Buck变换器中电路工作于高频开关状态,由于实际线路的寄生参数和器件的非理 想特性的影响 ,开关器件两端会出现过高的 电压和电流尖峰,严重地降低了电路的可靠性。本文详细分析了两种尖峰产生的原因和危害 , 有针对性地提出了几种 RCL 缓冲电路,并给出了电路各参数的分析和设计方法。 仿真和使用结果证明了该缓冲电路具有良好的软开关效果,对于主开关管的电压尖峰和电流尖峰具有较强的抑制作用。
在大功率开关变换电路中 ， 由于体积比较大 ， 引线较长 ， 致使杂散电感较大 ， 并且在快速开关变换过程中 ， 电流的变化率很大 ， 形成很大的电压尖峰， 使开关器件承受很大的电压应力。这种现象在大功率 BUCK 变换器中 尤为突出 ［ 1］ 。在开 关管开通瞬间 ， 主开关管和处于反向恢复过程的续流二极管有瞬间的直通现象 ， 产生很大的冲击电流 ， 从而容易导致器件的电击穿及热损坏 ［ 2］ 。针对这些问题， 文中给出了几种简单有效的解决措施。 1 主开关管关断瞬间的电压尖峰 111 电压尖峰产生原因分析如图 1 所示 ， 在实际电路连线中 ， 由于工艺的图 1 电路原理图关系 ， 电路的输入回路至开关管 V 的集电极和发射极之间的导线上存在一定的杂散电感 ， 等效于图 1 中的 L S。在 V 导通时 ， 输入电流 i I 经过 L S， 产生一个感应电压 ULS， 极性为左正右负。 V 关断期间 ， 电流将迅速减小至零 ， 导致产生很大的 di/ dt， L S 上产生很高的 ULS ， 极性变为左负 右正 ， 加在 V 的集电极和发射极上 ， 致使 V 管两端产生很高的电压尖峰。
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