吸收的能量必須轉移到輸入側或輸出側。
盡量減少緩沖晶閘管反向恢復電壓的影響。
無損吸收是強吸收。 除了吸收電流尖峰,它甚至可以吸收拓撲反射電流,例如:
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、設計不當的吸收電容、設計不當的諧振電容、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。
緩沖電路減緩了導通電壓浪涌,可以實現一定程度的軟導通(ZIS)。
變壓器漏感也可以充當緩沖電感器。
LD緩沖區
特征:
無需與吸收電路配合。
緩沖釋放晶閘管的電壓偏轉等于甚至大于拓撲續流晶閘管。
緩沖釋放晶閘管的損耗可以簡單理解為開關管損耗減少。
合適的緩沖電感(L3)參數可以大大降低開關管損耗,實現高效率。
左緩沖區
特征:
需要與吸收電路配合,將電感的剩余能量進行轉移。
緩沖能量釋放的內阻R的損耗比較大,可以簡單理解為開關管傳遞過來的損耗。
R、L參數必須達到最佳配合,參數設計和調試較難把握。
只要參數合適,就可以達到高效率。
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較大的阻抗,隨著電壓的下降逐漸進入飽和狀態,從而使脈沖電壓峰值減緩和減弱,即實現軟啟動。
電壓達到一定程度后,飽和電感因飽和而呈現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。
當關斷電壓時,電感逐漸退出飽和狀態。 一方面是因為之前飽和狀態下的飽和電感很小,即儲能和需要的能量釋放很小。 另一方面,退出時電感的恢復可以緩和電流的上升速率,有利于軟關斷的實現。
以Ls2為例,5u表示磁通截面積為5mm2,大致相當于4*4*2材質的PC40小磁芯。
飽和電感特性:
熱特性
飽和電感是通過進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具有最有利的散熱特性和結構,即:較高的居里溫度、較高的導熱系數、較大的散熱面積、較短的熱傳導路徑。
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率材料。
初始電感等效特性
在其他條件下,磁導率較低的磁芯飽和電感的初始電感值較大,磁導率較高的磁芯電阻值較小,其初始電感相當,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率更高的磁芯來匹配1匝當量。 這也意味著磁芯的最大磁導率是有限的。 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。 在這種情況下,可以根據最有利于散熱的磁通來設計磁芯。 例如,細長棒形磁芯的散熱表面積似乎比環形磁芯大,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),其電感儲能經過無損吸收處理,構成無源無損緩沖吸收電路,實際上是無源軟開關電路。
緩沖電感的存在延遲和減弱了開通脈沖電壓,實現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斷電流的dv/dt,實現了一定程度的軟關斷。
實現無源軟開關的條件與無損吸收大致相同。 并非所有拓撲都能夠構建無源軟開關電路。 因此,不僅是經典電路,很多無源軟開關電路也是熱門專利。
無源無損軟開關電路的效率明顯低于其他緩沖吸收形式,與有源軟開關電路相差無幾。 因此,只要能夠實現無源軟開關的電路,就沒有必要采用有源軟開關。
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(典型值在數百毫歐量級),這會導致兩個問題: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,電解電容發熱直接導致可靠性和壽命問題。
通常的方法是在電解電容上并聯一個高頻無損電容,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,電解位于DC(工頻)側,各自進行相應的檢測任務。
設計原則: π型混頻網絡的諧振頻率Fn應與PWM頻率Fp錯開。 理想的 Fp = (1.5 ~ 2) Fn。
這一設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構中。
鈴聲
響鈴的缺點:
MEI測試的振鈴頻率容易超標。
振鈴會導致振鈴電路磨損,導致元件發熱,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,大大提高效率。
響鈴原因:
振鈴可能是由結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電容,電感可能是漏感。
振鈴最有可能發生在無損(無內阻)電路中。 如:次級晶閘管結電容與次級側漏感的諧振、雜散電感與元件結電容的諧振、吸收回路電感與元件結電容的諧振, ETC。
振鈴抑制:
磁珠吸收,只要磁珠在振鈴頻率處表現出內阻,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可以大致相當于振鈴(結)電容,R根據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計不當也可能引起諧振,也需要調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,產生相對于0電位的正負電流通道,即可得到正負電流輸出。 設計要點: RCD吸收電路參數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。