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緩沖電路
來源:互聯(lián)網(wǎng)

緩沖電路(Snubber Circuit)又稱吸收電路,它是電力電子器件的一種重要的保護(hù)電路,不僅用于半控型器件的保護(hù),而且在全控型器件(如GTR、GTO、功率MOSFET和IGBT等)的應(yīng)用技術(shù)中,起著更重要的作用。

工作原理

緩沖電路的基本工作原理是利用電感電流不能突變的特性抑制器件的電流上升率,利用電容電壓不能突變的特性抑制器件的電壓上升率。圖示以GTO為例的一種簡單的緩沖電路。其中L與GTO串聯(lián),以抑制GTO導(dǎo)通時(shí)的電流上升率dI/dt,電容C和二極管D組成關(guān)斷吸收電路,抑制當(dāng)GTO關(guān)斷時(shí)端電壓的上升率dV/dt,其中電阻R為電容C提供了放電通路。緩沖電路有多種形式,以適用于不同的器件和不同的電路。

工作波形

吸收電路一般由電阻、電容和二極管組成,常和開關(guān)管或二極管(包括高頻整流二極管)并接,使開關(guān)管上電壓的應(yīng)力減小、EMI減少,使負(fù)載線的軌跡不超過安全工作區(qū),不發(fā)生二次擊穿。下面仍以反激轉(zhuǎn)換器為例進(jìn)行介紹。

當(dāng)圖1所示的控制脈沖Ug在t=t1為低電壓時(shí)開關(guān)管V趨于關(guān)斷,Ic下降,由于Lp、LLT的作用,集電極電壓增加,形成Isnb吸收電路電流,以維持變壓器初級(jí)繞組電流Ip不變(Ip=IC十ISNb).ISNb流過D1對(duì)C1充電。

如果開關(guān)管V關(guān)斷的很快(最好條件),集電極電壓的變化率dUC/d/由下式?jīng)Q定

隨著開關(guān)管V的關(guān)斷,線性增加的集電極電壓Uce在t=t3時(shí)達(dá)到2倍Ui的電壓。短時(shí)間之后(延時(shí)決定于初級(jí)至次級(jí)漏電感的大小),當(dāng)次級(jí)繞組電壓上升到Ucz加上D2的壓降時(shí),形成圓弧形上升的電流Iso在這時(shí)反激電流將從初級(jí)至次級(jí)電路換流,換流過程的速率由次級(jí)漏電感及外部電感電容來決定。

圖1中示出了初、次級(jí)換流過程的波形。在t=t2,Ip=0時(shí),開關(guān)管V的Uce=Uceo的70%為好。此后在Isnb充電下,Uce繼續(xù)斜線上升,當(dāng)上升到2×Ui時(shí),極性反轉(zhuǎn)的P4電壓耦合到△,足以使D3導(dǎo)通,因此在t=t3時(shí)出現(xiàn)IFB,抑制了Uce的繼續(xù)上升。在IFB=0時(shí),次級(jí)達(dá)到I'S電流穩(wěn)壓值。

如果要實(shí)現(xiàn)上述理想情況,需要仔細(xì)地選擇參數(shù)和實(shí)驗(yàn)調(diào)整。圖2示出了無吸收環(huán)節(jié)情況。圖3示出了有吸收環(huán)節(jié)的情況。

值得指出的是,如果開關(guān)管V裝有散熱器時(shí),散熱器是集電極(或是隔電傳熱式)。在開關(guān)管V的集電極與電源公共線之間存在電容時(shí),它為集電極電流提供了工條附加的通路。它也是引起集電極電流存在的事實(shí)。不過,它與安裝有關(guān),與開關(guān)管本身存在的Miller電流效應(yīng)不能混淆。另外,它的數(shù)值也比較大一些,它的存在對(duì)減小dUcd/dt是有好處的。

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