RC缓冲电路snubber设计原理

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1、RC缓冲电路snubber设计原理RC缓冲snubber设计Snubber用在开关之间，图4显示了RCsnubber的结构图，用RC电路可以降低管子的峰值电压及关断损耗和降低电流振铃现象。我们可以轻松选择一个snubberRs，Cs网络，但是我们需要优化设计以达到更好的缓冲效果快速snubber设计，为了达到Cs〉Cp，一个比较好的选择是Cs选择两倍大小的Cp，也就是两倍大小的开关管寄生电容及估算出来的LAYOUT布板电容，对于Rs，我们选择的标准是Rs=Eo/Io，这表示通过电流流向Rs的所产生的电压不能比输出电压还大。消耗在Rs上的电压大小我们可以通过储

2、存在Cs上的能量来估计。下式表示了储存在电容上的能量。当电容Cs充放电的过程中，能量在电阻Rs上消耗，而这个过程中在一个给定的开关频率下平均的功率损耗如下所得：因为振铃的发生，实际的功耗比上式要稍微大一些。如下将用实例来演示一遍以上的简化设计步骤，现在用IRF740，额定工作电流时Io=5A，Eo=160V，IRF740的Coss=170pF，布板寄生电容大概40pF，两倍Cp值大概420pF左右，我们选择一个500V的mikesnubber电容，标准的容值有390和470pF，我们选择比价接近的390pF，Rs=Eo/Io=32W，开关频率fs设为100k

3、Hz的话，Pdiss大概为1W左右，选择一个寄生电感非常小的2W的碳膜电阻作为Rs。如果这种简化而实际有效的设计方法还不能有效减小峰值电压，那么我们可以增加Cs，或则使用如下的优化设计方法。优化的RC滤波器设计在一些情况下必须降低峰值电压及功率损耗很严重，我们可以借鉴以下的优化snubber设计方法，以下是W.McMurray博士在一篇文章提出的经典的Rcsnubber优化设计方法，如下讨论其精粹的设计步骤。在以下讨论中我们需要如下表的定义：在设计过程中Io，Eo和Lp需要事先知道，一个合理的峰值电压E1也是必须的，这直接用来决定Rs和Cs的大小，图5显示了

4、E1/E0与z在不同的c下的关系，图中的一个关键点是我们在一个给定的c(ca1/Cs)下可以得到一个最优化的z(zaRs)，这一值让我们得到最优的设计，最低的峰值电压。另外一个重要点是Cs的大小决定了峰值电压的大小，如果要得到一个更低的峰值电压，我们就必须提高Cs的大小，这也意味着我们峰值电压的减小意味着功率损耗的增大。对于一个如图6给定的图形来说，RC缓冲器设计非常简单，如下是设计的主要步骤：1．决定Io，Eo和Lp大小。2．选择最大的峰值电压值3．计算E1/Eo4．从图形中得到z和c对给定的z，c计算Rs和Cs如下是一个实际的例子，如果Io=5A，Eo=

5、300V，Lp=1uH，E1=400V，那么E1/Eo=1.33，按照图6虚线和圆圈标示，co=0.65，zo=8，我们可以用下式来计算Rs和Cs：选择标准的电容Cs=680pF，标准电阻Rs=62Ohms上图5和图6并没有考虑开关并联电容和暂态时间的影响，在通常情况下，理想的Rs将小于计算值，更为精确的优化设计需要spice的仿真。图7显示了使用IRF840的Rs优化设计，理想的设计值为Rs=51W，E1=363V。Rs=39和62W，E1将更大，因为并联在开关管上电容影响，最终的峰值电压将小于400V，如果E1允许超过400V，那么Cs的值还可以减小，这

6、样可以降低损耗。决定LpEo和Io直接从电路中得到，E1的值是在开关的额定工作电压即功率元件降额上取得平衡。我们必须选择最大的峰值电压来取，所有这些等式都简单明了，但是Lp是由LAYOUT的电路特性决定，不容易计算得到，我们可以通过测量一个振铃周期T1，在加上并在开关管上的测试电容Ctest和重新测试的周期T2，Lp可以用下式计算得到：通常Ctest大约是开关电容的两倍。RCsnubber网络在小中功率电源应用中非常有用，但是在上千功率段，snubber上的损耗过大，我们就需要考虑其他形式的拓扑结构，RC滤波器也可以在高功率下作为一个备用方案来选择，主要用来

7、抑制高频振铃，而伴随的能量不是很高的情况。