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1、第27卷第2期电 子 器 件Vol.27,No.22004年6月ChineseJournalofElectronDevicesJune.2004AnalysisandRestrainingSolutionsofVoltageandCurrentSpikesoftheHigh2PowerBUCKConverterYANGShi2yan,HANMing2wu,KONGZhi2guo(HarbinInstituteofTechnology,Harbin150001,China)Abstract:Inhigh2powerBu
2、ckconverters,thecircuitisinhighswitchingmode.Sincethedistributedstrayparame2tersoftheleadandnon2idealperformanceofthedevices,veryhighvoltageand/orcurrentspikeappearontheswitch2es,whichreducedthereliabilityofthecircuits.Thispaperanalyzedthereasonsofthetwokindsof
3、spikeproducedandtheirharmandproposedseveralRCLsnubbercircuits.Theanalysisanddesignmethodsofeachparameterinthecircuitsarepresentedaccordingly.Theresultsofsimulationandpracticalapplicationprovethatthesnubbercircuitshavefinesoft2switcheffectandstrongrestraintfunct
4、iontothespikes.Keywords:high2powerconverter;BUCKconverter;voltagespike;currentspikeEEACC:1290B;8360大功率BUCK变换器电压电流尖峰的分析及抑制措施杨世彦,韩明武,孔治国(哈尔滨工业大学,哈尔滨 150001)摘要:在大功率Buck变换器中电路工作于高频开关状态,由于实际线路的寄生参数和器件的非理想特性的影响,开关器件两端会出现过高的电压和电流尖峰,严重地降低了电路的可靠性。本文详细分析了两种尖峰产生的原因和危害,有针对
5、性地提出了几种RCL缓冲电路,并给出了电路各参数的分析和设计方法。仿真和使用结果证明了该缓冲电路具有良好的软开关效果,对于主开关管的电压尖峰和电流尖峰具有较强的抑制作用。关键词:大功率变换器;BUCK变换器;电压尖峰;电流尖峰中图分类号:TN406;TN911.9文献标识码:A文章编号:1005-9490(2004)02-0257-04 在大功率开关变换电路中,由于体积比较大,引线较长,致使杂散电感较大,并且在快速开关变换过程中,电流的变化率很大,形成很大的电压尖峰,使开关器件承受很大的电压应力。这种现象在[1]大
6、功率BUCK变换器中尤为突出。在开关管开通瞬间,主开关管和处于反向恢复过程的续流二极管有瞬间的直通现象,产生很大的冲击电流,从而[2]图1 电路原理图容易导致器件的电击穿及热损坏。针对这些问关系,电路的输入回路至开关管V的集电极和发射题,文中给出了几种简单有效的解决措施。极之间的导线上存在一定的杂散电感,等效于图11 主开关管关断瞬间的电压尖峰中的LS。在V导通时,输入电流iI经过LS,产生一个感应电压ULS,极性为左正右负。V关断期间,111 电压尖峰产生原因分析电流将迅速减小至零,导致产生很大的di/dt,LS上
7、如图1所示,在实际电路连线中,由于工艺的收稿日期:2003-10-30作者简介:杨世彦(1861-),男,博士,教授,研究方向为大功率电能开关变换控制及应用技术,syyang@hit.edu.cn.©1995-2006TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved. 电子器件258 第27卷产生很高的ULS,极性变为左负右正,加在V的集由式(5)可见,在杂散电感LS存在的情况下,如果
8、电极和发射极上,致使V管两端产生很高的电压尖不采取任何措施,例如不加缓冲电容CZ(相当于峰。CZ→0),则uZmax→∞(理想情况),容易产生很大的diI电压尖峰,这与上面的分析是一致的。在其它条件uce=Ui+LS(1)dt一定的情况下,输入电流II越大,uZmax越大,即电压由式(1)可以看出,由于LS的存在,在输入电流一尖峰问题容易在大功
