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開關電源設計中RC吸收電路的意義詳細解析
  • 發布時間:2021-06-16 19:58:10
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開關電源設計中RC吸收電路的意義詳細解析
日韩国产成人常用的AC-DC開關電源中,由於初級線圈的漏感而再次級線圈上產生的瞬間反向脈衝是非常嚴重的。如下圖圖1,這是用MPS公司的MP020-5芯片搭建的AC-DC電路,這裏測的是次級部分肖特基麻豆国产一区兩端的波形。日韩国产成人知道,肖特基麻豆国产一区的的作用就是防止變壓器初級線圈的瞬態反向脈衝通過次級線圈對後級電路造成衝擊,如果在芯片啟動之後,後級肖特基麻豆国产一区因為無法承受反向衝擊脈衝而造成短路,那麽開關電源芯片會被瞬間擊穿。這裏我是用的變壓器初級次級比值為1:3,而日韩国产成人一般的反向瞬間脈衝約為700~1000V,甚至更多,日韩国产成人根實際測得的波形可以看出,次級線圈的反向脈衝電壓為224V左右。日韩国产成人在    很多的AC-DC電源方案中都可以看到肖特基麻豆国产一区並聯一個RC電路,但是日韩国产成人不知道這兩個元器件的值怎麽去選,因為實際的設計中,日韩国产成人不一定會按照方案中要求去選用一模一樣的變壓器,就比如MPS020-5推薦的變壓器匝數比為1:11,但是考慮到實際變壓器的體積,日韩国产成人改為1:3,那麽這個匝數比的改變會導致次級反向瞬間脈衝的不同,那麽對於肖特基麻豆国产一区的反向承受電壓就有一個嚴格的要求。那麽如何能讓RC真正的起到作用而減少肖特基麻豆国产一区的成本,或者說這個RC到底起一個什麽作用。本文以實驗的角度和大家一起討論這個問題。
附:MP020-5開關電源原理圖
RC吸收電路
2、分析問題
從係統控製理論的角度出發,日韩国产成人將這個次級的電路進行模型化,如圖2和圖3。
RC吸收電路RC吸收電路
這裏由於電容具有開關電源開啟瞬間短路的性質,所以R12和R15的後級都被短路了,等效電容C0為E3、E5電容並聯再與C2串聯。而電容串聯的計算是等效為    電阻並聯的計算,即串聯的電容越小,等效電容越小,所以日韩国产成人直接按最小的電容C2進行計算,即等效電容C0為1.2nF,電感為變壓器的次級線圈,電阻R8(等效電阻為R0)為日韩国产成人需要測定的值。
根據基爾霍夫電壓定律寫出RLC串聯諧振的微分方程,再進行拉普拉斯變化可以看出,這個模型日韩国产成人可以發現這是一個RLC串聯諧振電路,在控製係統中這是一個典型的二階係統,具體的公式推導見圖4和圖5。
RC吸收電路
RC吸收電路
這是一個典型的二階連續係統,日韩国产成人再次審視這個波形圖圖6可以發現,這是一個瞬態響應圖像。瞬態響應即在開關電源開啟的瞬間產生的響應。
RC吸收電路
 二階係統下,瞬態響應主要表現為三種狀態:欠阻尼、臨界阻尼、過阻尼。
RC吸收電路
欠阻尼響應的曲線圖圖7
欠阻尼由於阻尼不夠,係統在響應瞬間會超過穩態值,然後慢慢的通過振蕩來跌落到穩態值,上圖的曲線表現出來的就是欠阻尼的狀態。也就是說,日韩国产成人的電壓本來應該達不到224V,但是在一個慣性的作用下,係統在達到了穩定值之後超過了穩定值,達到了一個值,然後慢慢落下維持在穩定值的範圍內。
 臨界阻尼響應的曲線圖圖8
RC吸收電路
臨界阻尼下由於阻尼剛剛夠,係統在響應瞬間慢慢的上升到穩態值,不會產生慣性,日韩国产成人的所需要的就是這樣一種波形。
RLC串聯諧振的拉普拉斯變換公式推導如圖圖9
RC吸收電路
日韩国产成人通過電橋測得L的值為260mH,L的值為變壓器次級線圈的電感值,C為1.2nF,帶入求出電阻R為1658Ω。
3    測試驗證
根據得到的理論值可以得到在1658歐姆左右可以達到臨界阻尼,由於實際中手邊沒有1658歐姆的電阻,隻有357歐姆,而焊盤隻夠放兩個電阻串聯,所以我將兩個357歐姆的電阻串聯得到714歐姆的電阻,然後將電路進行測試。
可以看出係統在響應瞬間就很快的達到了穩態,而之前出現的欠阻尼的衝擊脈衝也被消除了,而反向電壓也被鉗製在-156V,當然了這個阻值不能太大,在達到一定的值之後,係統會越過臨界阻尼,這個電阻的選值是一個範圍。另外還有一個就是這裏的電容也要盡量的小,在nF級,如果太大會造成芯片爆炸。總的來說,在確定好RC的值之後,日韩国产成人可以有效的抑製次級反向脈衝由於慣性對肖特基麻豆国产一区造成的更大的電壓衝擊。這樣做的好處可以讓日韩国产成人理解RC存在的理由,當然還可以節約物料成本。之前使用的物料為SS320肖特基麻豆国产一区,反向承受電壓為200V,經常爆板,後來使用了ES3G,反向承受電壓為400V,雖然可以用但是物料比較貴。通過這種簡單的辦法可以更好的節約成本。
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