分布電容Cs兩端電壓的波形 - 跟電源專家陶顯芳學(xué)電源技術(shù)(三):漏感與分布電容數(shù)學(xué)分析
2012年10月29日 11:44 來源:電子發(fā)燒友網(wǎng) 作者:陶顯芳 我要評(píng)論(0)
圖6-b是當(dāng)電源開關(guān)管Q1導(dǎo)通到關(guān)斷時(shí),分布電容Cs兩端電壓的波形。在圖6-b中,當(dāng)電源開關(guān)管Q1導(dǎo)通的瞬間,即t = t0~t1時(shí)刻,輸入電壓由0突然上升到U,但由于分布電感Ls的存在,分布電容Cs兩端的電壓 并不能像輸入電壓(方波)那樣,由0突然升到U,因?yàn)?電壓的上升率不但要受到分布電感Ls的限制,同時(shí)也要受到電源開關(guān)管導(dǎo)通速度的限制,即:分布電容Cs開始被輸入電壓U充電時(shí),其兩端電壓 的上升率除了受到L、R、C等元件的時(shí)間常數(shù)影響外,還要受到電源開關(guān)管導(dǎo)通速度的影響。
另外,LC諧振電路的振蕩幅度對(duì)于正激式開關(guān)電源和反激式開關(guān)電源是不同的。對(duì)于正激式開關(guān)電源,當(dāng)電源開關(guān)管Q1導(dǎo)通的時(shí)候,開關(guān)變壓器要向負(fù)載輸出能量,其等效負(fù)載電阻R的值相對(duì)比較小,衰減系數(shù)相對(duì)也比較小,因此,LC振蕩被阻尼就比較厲害,振蕩幅度下降就比較快。一般當(dāng)?shù)谝粋€(gè)振蕩周期過后,LC回路就很難再振蕩起來。
對(duì)于反激式開關(guān)電源,當(dāng)電源開關(guān)管Q1導(dǎo)通的時(shí)候,開關(guān)變壓器只是存儲(chǔ)能量,沒有能量輸出,因此,等效負(fù)載電阻R的值相對(duì)比較大,衰減系數(shù)相對(duì)比較大(約等于1);此時(shí),LC振蕩的波形與等幅振蕩的波形比較接近,其最大振蕩幅度Um約等于分布電容Cs兩端電壓的半波平均值 ,即:分布電容Cs兩端電壓 的峰值電壓Up約等于輸入電壓U的2倍。請參考圖6-b。
我們從(21)式以及圖3和圖4可以看出:當(dāng)電源開關(guān)管Q1導(dǎo)通時(shí),分布電容Cs兩端電壓 (也是勵(lì)磁電感 兩端的電壓),由一個(gè)最大振幅約等于輸入電壓U的正弦振蕩電壓與一個(gè)分布電容Cs兩端電壓的半波平均值 迭加。
當(dāng)電源開關(guān)管Q1關(guān)斷瞬間,即t = t10~t11時(shí)刻,開關(guān)變壓器初級(jí)線圈的電流回路突然被切斷,原來存儲(chǔ)于 、Cs、 中的能量,只能通過等效負(fù)載R和電源開關(guān)管的內(nèi)阻(分布電容Cds)進(jìn)行充電來釋放。
由于圖3等效電路中的各元器件參數(shù),在電源開關(guān)管導(dǎo)通期間(圖4)和關(guān)斷期間(圖5)都不一樣,因此,(21)式的計(jì)算結(jié)果只適用于開關(guān)管導(dǎo)通期間分布電容Cs兩端電壓,或通過(21)式求流漏感 的電流。而當(dāng)電源開關(guān)管Q1關(guān)斷時(shí),由于開關(guān)變壓器次級(jí)線圈整流濾波電路被接通(反激式開關(guān)電源),等效負(fù)載電阻R突然會(huì)變小,此時(shí),LC振蕩主要在漏感 和電源開關(guān)管的分布電容Cds組成的充放電回路中進(jìn)行。
由于Cds為開關(guān)管內(nèi)部的擴(kuò)散電容,屬于電阻性質(zhì),當(dāng)開關(guān)管完全關(guān)斷之后,阻值為無限大,漏感 產(chǎn)生的反電動(dòng)勢 只會(huì)對(duì)Cds進(jìn)行充電(通過開關(guān)管的內(nèi)阻釋放能量),而Cds不會(huì)對(duì)漏感 進(jìn)行反充電;因此,當(dāng)漏感 儲(chǔ)存的能量釋放完后,其后續(xù)振蕩過程也不會(huì)再發(fā)生。
當(dāng)開關(guān)管完全關(guān)斷時(shí)(圖5),加于分布電容Cds兩端的電壓,正好是輸入電壓U與漏感 產(chǎn)生的反電動(dòng)勢電壓 和勵(lì)磁電感 產(chǎn)生的反電動(dòng)勢電壓 三者之和。因此,當(dāng)開關(guān)管關(guān)斷時(shí),在開關(guān)管的D、S極之間會(huì)產(chǎn)生很高的尖峰脈沖電壓。為了防止尖峰脈沖把開關(guān)管的漏極與源極擊穿,在實(shí)際應(yīng)用中,一般都要對(duì)開關(guān)管采取過壓保護(hù)措施。
下節(jié)將繼續(xù)報(bào)道:電源開關(guān)管的過壓保護(hù)電路,敬請關(guān)注。
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- 第 1 頁:跟電源專家陶顯芳學(xué)電源技術(shù)(三):漏感與分布電容數(shù)學(xué)分析
- 第 2 頁:電路產(chǎn)生諧振的基本條件
- 第 3 頁:輸入電壓才開始對(duì)電容Cs充電
- 第 4 頁:分布電容Cs兩端電壓的波形
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