尖峰吸收电路,RC吸收电路,RCD吸收电路-KIA MOS管
尖峰吸收电路
尖峰吸收电路是用于抑制开关电路中因寄生参数产生的瞬态过电压(电压尖峰)的保护电路。电压尖峰主要源于开关器件(如MOSFET、IGBT)快速关断时,电路中寄生电感(如变压器漏感、布线电感)电流突变产生的反向电动势,该高压叠加在电源电压上,极易超过器件耐压导致击穿。吸收电路的核心任务是为这部分瞬态能量提供一条低阻抗路径,将其吸收、钳位或消耗,从而将尖峰电压限制在安全范围内。
常见的尖峰吸收电路
RC吸收电路(RC Snubber)
结构:由电阻(R)与电容(C)串联组成,并联在开关器件或噪声源两端。
原理:开关关断时,电容(C)为电压尖峰提供低阻抗充电路径,储存能量以限制电压上升速度(dv/dt);串联电阻(R)则限制充电电流峰值,并在开关导通期间消耗电容储存的能量,抑制可能的LC谐振振荡。
特点:结构简单、成本低、应用广泛,但能量最终在电阻上以热能形式消耗,会降低系统效率,属于“双向吸收”(对电压上升和下降沿均有作用)。
RCD吸收/钳位电路
结构:由电阻(R)、电容(C)和二极管(D)组成,二极管方向为尖峰能量提供单向通路。
原理:开关关断产生尖峰时,当电压超过电容电压(加二极管压降),二极管(D)迅速导通,引导能量对电容(C)充电,从而将开关管电压钳位;开关导通期间,电容通过电阻(R)放电释放能量。
特点:由于二极管提供了低阻抗充电路径,钳位效果通常优于RC电路,且可采用较大电阻,能量损耗相对较小。在反激式开关电源中应用极为广泛。
RC吸收电路
上图所示是一个RC吸收网络的电路,它是电阻Rs与电容Cs串联的一种电路, 同时与开关并联连接的结构。若开关断开, 蓄积在寄生电感中的能量对开关的寄生电容充电的同时, 也会通过吸收电阻对吸收电容充电。这样, 由于吸收电阻的作用, 其阻抗将变大, 那么, 吸收电容也就等效地增加了开关的并联电容的容量, 从而抑制开关断开的电压浪涌。而在开关接通时, 吸收电容又通过开关放电, 此时, 其放电电流将被吸收电阻所限制。
RCD吸收电路
RCD吸收电路如图所示, 由电阻Rs、电容Cs和二极管VDs构成, 其中电阻Rs也可以与二极管VDs并联连接。若开关断开, 蓄积在寄生电感中的能量将通过开关的寄生电容充电, 开关电压上升。其电压上升到吸收电容的电压时, 吸收二极管导通, 从而使开关电压被吸收二极管所钳位(约为1 V左右), 同时寄生电感中蓄积的能量也对吸收电容充电。开关接通期间,吸收电容则通过电阻放电。
采用RC和RCD吸收电路也可以对变压器消磁, 而不必另设变压器绕组与二极管组成的去磁电路。变压器的励磁能量都会在吸收电阻中消耗掉。RC与RCD吸收电路不仅可以消耗变压器漏感中蓄积的能量, 而且也能消耗变压器励磁能量,因此, 这种方式同时降低了变换器的变换效率。
由于RCD吸收电路是通过二极管对开关电压钳位, 效果要比RC好, 同时, 它也可以采用较大电阻, 但能量损耗也比RC小。
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