吸收的能量必須轉(zhuǎn)移到輸入側(cè)或輸出側(cè)。
盡量減少緩沖晶閘管反向恢復(fù)電壓的影響。
無損吸收是強(qiáng)吸收。 除了吸收電流尖峰,它甚至可以吸收拓?fù)浞瓷潆娏鳎纾?span style="display:none">Y8T物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
緩沖
緩沖器用于沖擊尖峰電壓
引起電壓尖峰的第一種情況是三極管(包括體晶閘管)的反向恢復(fù)電壓。
第二種引起電壓尖峰的情況是電容的充放電電壓。 這種電容可能是:電路分布電容、變壓器定子等效分布電容、設(shè)計不當(dāng)?shù)奈针娙荨⒃O(shè)計不當(dāng)?shù)闹C振電容、器件等效模型中的電容元件等。
緩沖的基本方式是在浪涌電壓尖峰的路徑上串聯(lián)插入某種類型的電感,可以是以下幾種:
緩沖器特點:
由于緩沖電感的串聯(lián)會顯著降低緩沖電路的工作量,因此緩沖電路通常需要與緩沖電路配合使用。
緩沖電路減緩了導(dǎo)通電壓浪涌,可以實現(xiàn)一定程度的軟導(dǎo)通(ZIS)。
變壓器漏感也可以充當(dāng)緩沖電感器。
LD緩沖區(qū)
特征:
無需與吸收電路配合。
緩沖釋放晶閘管的電壓偏轉(zhuǎn)等于甚至大于拓?fù)淅m(xù)流晶閘管。
緩沖釋放晶閘管的損耗可以簡單理解為開關(guān)管損耗減少。
合適的緩沖電感(L3)參數(shù)可以大大降低開關(guān)管損耗,實現(xiàn)高效率。
左緩沖區(qū)
特征:
需要與吸收電路配合,將電感的剩余能量進(jìn)行轉(zhuǎn)移。
緩沖能量釋放的內(nèi)阻R的損耗比較大,可以簡單理解為開關(guān)管傳遞過來的損耗。
R、L參數(shù)必須達(dá)到最佳配合,參數(shù)設(shè)計和調(diào)試較難把握。
只要參數(shù)合適,就可以達(dá)到高效率。
飽和電感緩沖器
飽和電感的電氣性能對 di/dt 很敏感。
在脈沖電壓的上升沿開始呈現(xiàn)較大的阻抗,隨著電壓的下降逐漸進(jìn)入飽和狀態(tài),從而使脈沖電壓峰值減緩和減弱,即實現(xiàn)軟啟動。
電壓達(dá)到一定程度后,飽和電感因飽和而呈現(xiàn)極低的阻抗電路板電流過大的原因電感,有利于電力的高效傳輸。
當(dāng)關(guān)斷電壓時,電感逐漸退出飽和狀態(tài)。 一方面是因為之前飽和狀態(tài)下的飽和電感很小,即儲能和需要的能量釋放很小。 另一方面,退出時電感的恢復(fù)可以緩和電流的上升速率,有利于軟關(guān)斷的實現(xiàn)。
以Ls2為例,5u表示磁通截面積為5mm2,大致相當(dāng)于4*4*2材質(zhì)的PC40小磁芯。
飽和電感特性:
熱特性
飽和電感是通過進(jìn)出飽和過程的磁滯損耗(而不是渦流損耗或銅損)吸收電壓尖峰能量的功率元件,主要熱功率來自磁芯。 一方面要求磁芯必須是高頻材料,另一方面要求磁芯的溫度在任何情況下都不能超過居里溫度。 這意味著飽和電感的磁芯應(yīng)具有最有利的散熱特性和結(jié)構(gòu),即:較高的居里溫度、較高的導(dǎo)熱系數(shù)、較大的散熱面積、較短的熱傳導(dǎo)路徑。
飽和特性
事實上,可飽和電感通常不需要考慮使用不易飽和的氣隙或低磁導(dǎo)率材料。
初始電感等效特性
在其他條件下,磁導(dǎo)率較低的磁芯飽和電感的初始電感值較大,磁導(dǎo)率較高的磁芯電阻值較小,其初始電感相當(dāng),緩沖效果大致相同。 這意味著總是可以直接使用1匝穿心電感,因為任何多匝電感總能找到磁導(dǎo)率更高的磁芯來匹配1匝當(dāng)量。 這也意味著磁芯的最大磁導(dǎo)率是有限的。 如果合適的磁芯配上1匝的飽和電感,就沒有使用導(dǎo)磁率更高、電阻值更低的磁芯的可能了。
磁芯體積等效特性
在其他條件下,相同體積的磁芯飽和電感的緩沖作用大致相當(dāng)。 在這種情況下,可以根據(jù)最有利于散熱的磁通來設(shè)計磁芯。 例如,細(xì)長棒形磁芯的散熱表面積似乎比環(huán)形磁芯大,多個小磁芯比一個大磁芯大,穿心電感比多匝電感大。
組合特征
有時,單一材料的磁芯無法達(dá)到工程上所需的緩沖效果,而采用多種材料的磁芯相互配合似乎可以滿足工程需要。
被動無損緩沖吸收
如果緩沖電感本身是無損的(非飽和電感),其電感儲能經(jīng)過無損吸收處理,構(gòu)成無源無損緩沖吸收電路,實際上是無源軟開關(guān)電路。
緩沖電感的存在延遲和減弱了開通脈沖電壓,實現(xiàn)了一定程度的軟開通。
無損緩沖電路的存在延遲和增大了關(guān)斷電流的dv/dt,實現(xiàn)了一定程度的軟關(guān)斷。
實現(xiàn)無源軟開關(guān)的條件與無損吸收大致相同。 并非所有拓?fù)涠寄軌驑?gòu)建無源軟開關(guān)電路。 因此,不僅是經(jīng)典電路,很多無源軟開關(guān)電路也是熱門專利。
無源無損軟開關(guān)電路的效率明顯低于其他緩沖吸收形式,與有源軟開關(guān)電路相差無幾。 因此,只要能夠?qū)崿F(xiàn)無源軟開關(guān)的電路,就沒有必要采用有源軟開關(guān)。
緩沖電路性能與
混合緩沖液
電路中的電解電容通常具有較大的ESR(典型值在數(shù)百毫歐量級),這會導(dǎo)致兩個問題:一是檢測效果大大降低; 二是諧波電壓對ESR形成較大損耗,除提高效率外,電解電容發(fā)熱直接導(dǎo)致可靠性和壽命問題。
通常的方法是在電解電容上并聯(lián)一個高頻無損電容,但實際上這種方法并不能從根本上改變上述問題,因為高頻無損電容仍然存在較大的因阻。
建議的方法是:用電感將電解和CBB隔開,CBB位于高頻噪聲電壓側(cè),電解位于DC(工頻)側(cè),各自進(jìn)行相應(yīng)的檢測任務(wù)。
設(shè)計原則: π型混頻網(wǎng)絡(luò)的諧振頻率Fn應(yīng)與PWM頻率Fp錯開。 理想的 Fp = (1.5 ~ 2) Fn。
這一設(shè)計思路可以推廣到直流母線混頻的單向緩沖器,或其他混頻靈活性大的電路結(jié)構(gòu)中。
鈴聲
響鈴的缺點:
MEI測試的振鈴頻率容易超標(biāo)。
振鈴會導(dǎo)致振鈴電路磨損,導(dǎo)致元件發(fā)熱,提高效率。
如果振鈴電流的幅值超過臨界值,就會引起振鈴電壓,破壞電路的正常工作狀態(tài),大大提高效率。
響鈴原因:
振鈴可能是由結(jié)電容和一些等效電感的諧振引起的。 對于特定頻率的振鈴,總能找到原因。 電容和電感可以決定一個頻率,而這個頻率是可以觀察到的。 電容可能是一個元件的結(jié)電容,電感可能是漏感。
振鈴最有可能發(fā)生在無損(無內(nèi)阻)電路中。 如:次級晶閘管結(jié)電容與次級側(cè)漏感的諧振、雜散電感與元件結(jié)電容的諧振、吸收回路電感與元件結(jié)電容的諧振, ETC。
振鈴抑制:
磁珠吸收,只要磁珠在振鈴頻率處表現(xiàn)出內(nèi)阻,就可以大大吸收振鈴能量,不合適的磁珠也可能會降低振鈴。
RC吸收,其中C可以大致相當(dāng)于振鈴(結(jié))電容,R根據(jù)RC吸收的原則來選擇。
改變諧振頻率,例如只要將振鈴頻率提高到與PWM頻率相近,就可以消除PWM上的振鈴。
特別是輸入輸出混頻電路設(shè)計不當(dāng)也可能引起諧振,也需要調(diào)整諧振頻率或采取其他措施避免。
吸收緩沖能量
RCD吸收能量回收電路:
只要將吸收電路的正反向回路分開,產(chǎn)生相對于0電位的正負(fù)電流通道,即可得到正負(fù)電流輸出。 設(shè)計要點: RCD吸收電路參數(shù)主要滿足主電路吸收需要電路板電流過大的原因電感,不建議通過降低吸收功率來降低直流輸出功率。