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高手支招:磁珠RCsubber電路的計算技巧

發(fā)布時間:2015-03-03 責(zé)任編輯:sherryyu

【導(dǎo)讀】本篇文章主要介紹了Flyback次級整流二極管當(dāng)中,關(guān)于磁珠RCsubber電路一些數(shù)值的計算技巧。并且給出了較為詳細(xì)的推導(dǎo)過程,大家可以試著根據(jù)文章當(dāng)中的步驟來進行數(shù)值的演算,看看是否真的提高了效率。
 
從事開關(guān)電源設(shè)計的朋友肯定對RC subber電路比較熟悉。對于RC電路,在不同的情況下,有一些參數(shù)是需要靈活選取的,比如當(dāng)變壓器的漏感增大時,或者輸出波紋比較高的時候,我們都需要RC電路的幫忙來吸收掉電路上的尖峰電壓。但是很多工程師卻不知道如何對這些參數(shù)進行選取,而是憑借經(jīng)驗嘗試,這樣既浪費時間又不一定能夠達到想要的效果。
 
本篇文章就將分享有關(guān)RC電路參數(shù)選擇的經(jīng)驗,希望能對大家有所幫助。
 
無磁珠的RC吸收設(shè)計
 
要解決問題,首先要找到問題的根源。
 
次級整流的振蕩,主要是LC諧振。L包括變壓器次級漏感,布線電感,電容ESL,元件引腳電感等;C包括整流管的結(jié)電容,分布電容,變壓器繞組雜散電容等。
 
知道了是LC諧振,那么自然就會想到欠阻尼、臨界阻尼、過阻尼。要想達到比較理想的吸收效果,我們就要找到振蕩的特征阻抗,然后使并聯(lián)的R與之相等就好了,即R=√(L/C)。
 
找到了解決方案,下一步就是計算R。
 
那么問題來了,L和C究竟是多少呢。就像前面提到的,LC的值是無法準(zhǔn)確得到的,怎么辦呢?無法理論計算得到LC的值,那就實際測量。
 
至于測量方法我們從LC諧振入手:
 
1、測出未加RC時的諧振頻率f1。
測出未加RC時的諧振頻率f1
圖1
 
顯然:f1=1/2π√LC……①
 
整流管上并聯(lián)一個已知容量的小電容C1,注意此電容不易過大,測出諧振頻率f2。
測出未加RC時的諧振頻率f2
圖2
 
顯然有:f2=1/2π√L(C+C1)……②
 
f1,f2測量已知,C1已知,L,C未知,兩個未知數(shù),兩個方程,顯然聯(lián)立①②式便可求出L和C。求出L和C后,即可帶入1中的式子求出R1=√(L/C)。
 
得到了R1以后,是否可以直接并上R1呢?
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顯然是不可取的,因為R1構(gòu)成了直流通路。我們之所以采用RC吸收,是因為其可以起到兩個作用:一、阻尼振蕩,R起作用;二、吸收電壓尖峰,這就需要C,而且需要C來隔斷R的直流回路。所以我們還需要選取C。并上去的C我們定義為C2,由振蕩波形可知,我們選取R1C2=0.5T1即可,T1為f1的導(dǎo)數(shù)。
 
至此,我們又求出了需要并聯(lián)的電容C2.
 
根據(jù)計算的元件值實測吸收效果,再進一步微調(diào)。注意此C2不易過大,否則每周期充放電會影響到整機效率的。
圖3
 
以上是無磁珠情況的RC取值方法。這種方法避免了盲目的試換方案,吸收效果比較理想。實測波形很早以前有測過,在公司電腦,資料比較多,懶的翻出來了,這里就不再上傳實測波形對比了。
 
有些時候還需要在整流管上套磁珠,比如CCM模式,整流管反向恢復(fù)電流比較大,比如EMC整改。加入了磁珠以后如何選取RC值呢?磁珠又該如何選取呢?
測出未加RC時的諧振頻率f1
圖4
 
首先我們要知道整流管的反向恢復(fù)時間Trr,這個差對應(yīng)的規(guī)格書即可得知;其次我們想把二極管反向恢復(fù)電流抑制在什么范圍內(nèi),假設(shè)為Isp。
 
計算所需磁珠值
 
我們知道二極管反向恢復(fù)時間,磁珠兩端電壓V=Vin*Ns/Np+Vo……①
 
又有V=Ldi/dt可知:L=V*Trr/Isp……②
 
由①②即可求出磁珠L
 
關(guān)于RC中的R1的選取,可以參考一中無磁珠RC元件選取的方法求出,不再贅述。
 
關(guān)于RC中C2的選取。由于磁珠的加入,電流不能突變,二極管正向?qū)ǖ臅r候,如果沒有RC緩沖提供回路的話,將會有電壓尖峰。所以,我們要在磁珠中電流慢慢增大期間提供一條電流回路,那就是R1C2。RC電路的時間常數(shù)R1C2通常選取Trr就可以了,因為此時磁珠已飽和,無電流限制作用了。
 
即R1C2=Trr,至此我們又求出了C2的值,所以對于有磁珠的RC計算也結(jié)束了。
 
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