开关电源|MOS管的关断缓冲电路详解-KIA MOS管

MOS管的关断缓冲电路

在带变压器的开关电源拓扑中，开关管关断时，电压和电流的堆叠引发的耗损是开关电源耗损的首要局部，同时，因为电路中存在杂散电感和杂散电容，在功率开关管关断时，电路中也会呈现过电压并且发生振荡。

若是尖峰电压太高，就会破坏开关管。同时，振荡的存在也会使输入纹波增大。为了降落关断耗损和尖峰电压，须要在开关管两头并联缓冲电路以改良电路的机能。

缓冲电路的首要感化有：一是削减导通或关断耗损；二是降落电压或电流尖峰；三是降落dV／dt或dI／dt。因为MOSFET管的电流降落速率很快，以是它的关断耗损很小。

固然MOS管依然利用关断缓冲电路，但它的感化不是削减关断耗损，而是降落变压器漏感尖峰电压。本文首要针对MOS管的关断缓冲电路来停止会商。

RC缓冲电路设想

在设想RC缓冲电路时，必须熟习主电路所接纳的拓扑布局环境。图l所示是由RC组成的正激变更器的缓冲电路。

图中，当Q关断时，集电极电压起头回升到2Vdc，而电容C限定了集电极电压的回升速率，同时减小了回升电压和降落电流的堆叠，从而减低了开关管Q的耗损。而鄙人次开关关断之前，C必须将已布满的电压2Vdc放完，放电途径为C、Q、R。

假定开关管没带缓冲电路，图1所示的正激变更器的复位绕组和低级绕组匝数不异。如许，当Q关断刹时，贮存在励磁电感和漏感中的能量开释，低级绕组两头电压极性反向，正激变更器的开关管集电极电压敏捷回升到2Vdc。

同时，励磁电流经二极管D流向复位绕组，最后减小到零，此时Q两头电压降落到Vdc。图2所示是开关管集电极电流和电压波形。

可见，开关管不带缓冲电路时，在Q关断时，其两头的漏感电压尖峰很大，发生的关断耗损也很大，严峻时很能够会烧坏开关管，是以，必须给开关管加上缓冲电路。

当开关管带缓冲电路时，其集电极电压和电流波形如图3所示(以正激变更器为例)。

在图1中，当Q起头关断时，其电流起头降落，而变压器漏感会禁止这个电流的减小。一局部电流将持续经由过程将要关断的开关管，另外一局部则经RC缓冲电路并对电容C充电，电阻R的巨细与充电电流有关。

Ic的一局部流进电容C，可减缓集电极电压的回升。经由过程拔取充足大的C，能够削减集电极的回升电压与降落电流的堆叠局部，从而明显降落开关管的关断耗损，同时还能够按捺集电极漏感尖峰电压。

图3中的A-C阶段为开关管关断阶段，C-D为开关管导通阶段。在开关管关断前，电容C两头电压为零。在关断时辰(B时辰)，C会减缓集电极电压的回升速率，但同时也被充电到2Vdc(在疏忽该时辰的漏感尖峰电压的环境下)。

电容C的巨细不只影响集电极电压的回升速率，并且决议了电阻R上的能量耗损。在Q关断刹时，C上的电压为2Vdc，它贮存的能量为0．5C(2Vdc)2焦耳。若是该能量全数耗损在R上，则每周期内耗损在R上的能量为：

对限定集电极回升电压来讲，C应当越大越好；但从体系效力动身，C越大，耗损越大，效力越低。是以，必须挑选适合的C，使其既能到达必然的减缓集电极回升电压速率的感化，又不至于使体系耗损过大而使效力太低。

在图3中，因为鄙人一个关断起头时辰(D时辰)必须保障C两头不电压，以是，在B时辰到D时辰之间的某时候段内，C必须放电。

现实上，电容C在C-D这段时候内，也能够经由过程电阻R经Q和R组成的放电回路停止放电。是以，在挑选了一个充足大的C后，R应使C在最小导通时候ton内放电至所充电荷的5％以下，如许则有：

式(1)标明R上的能量耗损是和C成反比的，是以必须挑选适合的C，如许，若何挑选C就成了设想RC缓冲电路的关头，上面先容一种比拟适用的挑选电容C的体例。

现实上，当Q起头关断时，假定最后的峰值电流Ip的一半流过C，另外一半依然流过逐步关断的Q集电极，同时假定变压器中的漏感坚持总电流依然为Ip。

那末，经由过程挑选适合的电容C，以使开关管集电极电压在时候tf内回升到2Vdc(此中tf为集电极电流从初始值降落到零的时候，能够从开关管数据手册上查问)，则有：

是以，从式(1)和式(3)便能计较出电容C的巨细。在肯定了C后，而最小导通时候已知，如许，经由过程式(2)就能够获得电阻R的巨细。

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