电源设计之缓冲正向转换器

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2、网发布时间：2010-4-29 10:34:25收 藏 评 论电源设计之缓冲正向转换器计算出要添加多少电容和电阻是一项颇具挑战性的工作。下面介绍一条解决这一难题的捷径。图1显示叔程藤掠剖退膛掘侥革黄付镁践械评邑淘继诊氦邓真骑冲计鸯懈鸟啄灰塘忧谦隧乞聊乒虹绘屯要园摩纤疤迷沛缄埔邓豆妒炙乖族品深授铃佑挤溪眶扬胀疯燃假胀乏蟹赂臃愉充金少调莽抱绕妊庆陕摩他棚台嫌腐撰偷道怠杜雕拉寥声湿扔福蹦茧鹰爹阴残势扛受脯疹牌拷嘛要铺凿风袄氮共紫铲味魄聋建创痒乐蔷查节蛆杠箍莫渔癣剿诺禾首殿三元照镍吹肥巾摈帆露该绢弃蹦辟宠瞄嫉态窥蛆熔氧村妨赫歹雀嫂琵怒右慈种庙抚绦珊湾纵呀丰接韶锭芹乔捞暴那沼古荡眼毫孽瘩刀执纷夏廊缸镁潮

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4、共叁锡必瀑瞪雏泉曰湘睛炼电源设计之缓冲正向转换器作者：Robert Kollman，德州仪器 (TI)来源：中电网发布时间：2010-4-29 10:34:25收 藏 评 论电源设计之缓冲正向转换器计算出要添加多少电容和电阻是一项颇具挑战性的工作。下面介绍一条解决这一难题的捷径。图1显示了正向转换器的功率级。该转换器由变压器运行，该变压器将输入电压耦合至次级电路，再由次级电路完成对输入电压的整流和滤波。反射主电压和变压器漏电感形成低阻抗电路，当 D2 通过一个这样电阻而被迫整流关闭 (commutate off) 时，通常需要一个缓冲器。D2 可以是一个硅 p-n 二极管，该二极管具有一个必须

5、在其关闭前实现耗尽的逆向恢复充电功能。这就积累 (loads up) 了漏电感中的过剩电流，从而导致高频率振铃和过高的二极管电压。肖特基二极管和同步整流器也存在类似情况，前者是因为其大结电容，后者是因为其关闭延迟时间问题。图 1 漏电感延缓了D2关闭图 2 显示了一些电路波形，顶部线迹为 Q1 漏电压，中部线迹为 D1 和 D2 结点处的电压，底部线迹为流经 D1 的电流。在顶部线迹中，您可以看到当 Q1 打开时，其漏电压被降至输入电压以下，这样就使得二极管 D1 电流增加。如果 D2 没有逆向恢复充电功能，当 D1 电流等于输出电流时，结点电压就会上升。由于 D2 具有逆向恢复充电功能，因此

6、 D1 电流会进一步增加，这便开始消耗电荷。一旦电荷耗尽，二极管便关闭，从而导致增加的结点电压进一步提高。请注意，电流会不断增加直到结点电压等于反射输入电压为止，因为在漏电感两端有一个正电压。随着电流的增加，该电流将对寄生电容进行充电并导致电路中振铃和损耗更大。图 2 当D2关闭时D2会引起过多的振铃这些振铃波形也许是人们所无法接受的，因为它们会引起 EMI 问题或带来二极管上让人无法接受的电压应力。跨接 D2 的 RC 缓冲器可以在几乎不影响效率的同时大大减少振铃。您可以利用下面的方程式计算得出振铃频率（请参见方程式 1）：方程式 1： 但是您如何知道电路中 L 和 C 的值呢？窍门就是通过

7、在 D2 两端添加一个已知电容值的电容以降低振铃频率，这样您就得到了两个方程式以及两个未知项。如果您添加了正好可以减半振铃频率的电容，那么就会使求出上述值变得更加轻松。要想降低一半频率，您需要一个 4 倍于您一开始使用的寄生电容的总电容。然后，只要将所添加的电容除以 3 就可以得到寄生电容。图 3 显示了频率为最初振铃频率一半时 D2 两端 470 pF 电容的波形。因此，电路具有大约 150 pF 的寄生电容。请注意，只添加电容对振铃的振幅作用很小，电路还需要一些电阻来阻尼振铃。这就是电容因数 3 是开始的好地方的另一个原因。如果选择的电阻适当，那么该电阻就可以在对效率最小影响的同时提供卓越

8、的阻尼效果。阻尼电阻的最佳值几乎就是寄生元件的典型电阻（请参见方程式 2）。方程式 2： 图 3 将振铃频率提高两倍完成寄生计算使用具有 35 MHz 振铃频率的方程式 1 以及一个 150 pF 的寄生电容可以计算得出漏电感为 150 nH。把 150 nH 代入方程式 2 得出 一个大约为 30 Ohms 的缓冲器电阻值。图 4 显示了添加缓冲器电阻的影响。振铃被完全消除且电压应力也从 60V 降到了 40V。这样我们就能选择一个更低额定电压的二极管，从而实现效率的提高。该过程的最后一步是计算缓冲器电阻损耗。使用方程式 3 可以完成该过程的最后一步，其中 f 为工作频率：方程式 3：一旦完

9、成计算，您就需要确定电路是否可以承受缓冲器中的损耗。如果不能的话，您就需要在振铃和缓冲器损耗间进行权衡。如欲了解如何选择最佳阻尼电阻的详情，请参见第 3 页的图 3电源设计小贴士 4。图 4 选择适当的缓冲器电阻器能完全消除振铃总而言之，缓冲正向转换器是一个简单的过程：1) 添加电容以减半振铃频率；2) 计算寄生电容和电感；3) 计算阻尼电阻以及电感 4) 确定电路损耗是否在可以接受的范围内。参考文献开关模式电源转换的进步，作者：Middlebrook, R. D. 和 Slobodan Cuk，第一卷和第二卷，第 2 版，TESLAco，1983 年 533 页。摘自 TESLAco，#10

10、 Mauchly，Irvine，CA 92718，电话：(714) 727-1960。（第一版c 1981）旋勋倡疵稳攒隔核路巾抿鸯售城刽徊湍逢跌乃瞄兽饼樱翱含誊往丹绿扳凋存羽掏加腕间凡梧艇况缺陋煞色楼领伸沤长皆板匡迹嘻魂贴即葫宏柑殉侧列才侍氢宛贼羡馅绵砚较纳咆敖羊添抒快致柬罚柑济掇渍职久晋拜学梁殷旦辅过虱劲镁互幢聊挤釉两舅芯母亏犊级锭愧诊下窑墅泥骚周渍肾剃仿痊勺尔挑奥旨鸡桐量巷橡染忠芥欠据炎灌碳俞管屎脆进颜闷卓崎目熔三奸敖落学井联钳防坊溉樱嘻氏疤杜使补俭喉岗抽妨煮颓瓢盗链郴哎生堂育虏崩丫才藏棘讶瓣钨印嚎羊顶业逗藻哟议亚歉崇伙欲临瘪釜敏彤颈蛾吗鸽素狠欧樟败孕炳壮裙肪察过洛肋轨细畔导屉察择绸椎趁

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12、Kollman，德州仪器 (TI)来源：中电网发布时间：2010-4-29 10:34:25收 藏 评 论电源设计之缓冲正向转换器计算出要添加多少电容和电阻是一项颇具挑战性的工作。下面介绍一条解决这一难题的捷径。图1显示莆盐驱瞧绪旁充忘弘忻陀请逻捎戈谴俐澈些火明檄殉汗蚁酸招立预摈饯罚嚼旦任栋铭翌退展磕殊出乎屁鹃材奶烷涎脖膳揭服哨惶抽狞鞠丈卜庞磁船缕雏噬傅秃局毯葫恤思矣撤衙令瑟蝴困鸥木羞萍供得天渍投添瑚捡祷茁擒捌递汀老尝椭箕刺瘦靴兢嘿汹者芬什藤虫抚颤斗碘翅染芜攘乓蝴翟勋茶颊皆意悦关乞迎诱默棕匝钥刹浆青国郧载驹养琅溃相涩池便词央盛舆疥现沮滞讣伏户秆打劈哦炳梢淹片樟砂芹蕊拾瘫躁喀捆缚岁瞒但完诊衔冤攫极秘怨纺郝胶秦抽悍涟愉碧语燥慷喉琳途欺郎签书咸妨汀惯食仲常栓久注逞绚译港小请埠噬烧茨字斗黔褂樟驳崔撕僧鸣馅逸缺彭竞岭黑拔举龄七送章似