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时间:2020-02-04
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1、第四章开关过程与缓冲技术§4-2有损缓冲电路电感电流断续的缓冲电路§4-3无损缓冲电路电感电流连续的缓冲电路§4-1开关损耗与器件应力关断缓冲电路开通缓冲电路§4-1开关损耗与器件应力总损耗P=导通损耗Pon+阻断损耗Poff+开关损耗Ps(Ps=40~80%P)延迟时间—Is小,可略上升时间存储时间—Us小,可略下降时间Ps上升时间tup下降时间tdo一般>80%每周期损耗开关功率损耗开关轨迹电阻负载容性负载开通过程感性负载关断过程安全ON:限制di/dt—开通/串联缓冲;OFF:限制du/dt—关断/并联缓冲;降低(转移)S损耗,改变开
2、关轨迹。缓冲电路(SnubberCircuit)有损缓冲电路无损缓冲电路部分开关损耗转移到缓冲电路(总值不变)电流、电压、热应力Stress§4-2有损缓冲电路(感性负载含有L滤波)1iL断续时的缓冲电路τ=L/R<3、电路(Buck为例)无缓冲工作波形开、关过程损耗均大!RCD关断缓冲电路①临界电容Cs缓冲经tDOCs大,uCE↑Ui→D导通L≈恒流源,关断初,D阻断,经存储时间iC↓→iDS↑,Cs充电,限制du/dt。设:iC线性下降设:导通时Cs能量全耗于RsRCD关断缓冲电路②大电容缓冲由RCD关断缓冲电路③小电容缓冲★关断损耗α>1时最小最小值应在α<1的抛物线上讨论★开关损耗α=2/3时最小★电容参数在最小导通时间内Cs电荷应放尽RCD关断缓冲电路的另一种接法参数选取★电阻参数频率越高,电阻越小,开通附加电流越大。电阻4、值与损耗无关。RLD开通缓冲电路L≈恒流源,开通初,D导通/恢复,经上升时间tUP:uCE由Ui↓→0uL由0↑→Ui限制di/dt经tUPLs大,iC↑1Ls小,iC↑>IL→D阻断,tUP>tFU,α<1设:uCE线性下降RLD开通缓冲电路临界电感缓冲由对偶原理:开通关断并联串联电压电流电容电感上升下降……★开关损耗α=2/3时最小在最小关断时间内Ls电流应回零电阻值与损耗无关;频率越高,电阻越大,关断附加电压越大。复合缓冲电路§4-3无损缓冲电路有损缓冲电路由S移出Ui、RLS、Rs热?无损缓冲电路5、1无损关断缓冲电路与RCD并联缓冲相似Buck例关断过程1无损关断缓冲电路开通过程Ui、D3、L1、C1、C2回路串联谐振否则D1、D2导通★最小导通时间≥谐振周期★开通最大附加电流无损关断缓冲电路另一种形式自行分析2无损开通缓冲电路与RLD串联缓冲相似★在最小关断时间内应保证次级电流回零,剩余能量为零★关断最大附加电压N2不能过小3变压器隔离缓冲电路关断过程开通过程否则经N1、Ui、D2、Ls回路放电若N2电流=0时T、D2、Ls、Cs回路谐振,当D1导通,Ls、Cs能量回馈按速率下降到0最终漏感★除一般无损缓冲意义外,吸收漏感能量,防止6、开关器件过压Flyback例3变压器隔离缓冲电路参数选取:否则加大Cs但开通时谐振附加电流亦增大★关断时,Cs、La能量守恒转移到Cs★验证关断后Uce最大值是否超限★Ls由最小导通时间≥谐振周期确定为谐振阻抗
3、电路(Buck为例)无缓冲工作波形开、关过程损耗均大!RCD关断缓冲电路①临界电容Cs缓冲经tDOCs大,uCE↑Ui→D导通L≈恒流源,关断初,D阻断,经存储时间iC↓→iDS↑,Cs充电,限制du/dt。设:iC线性下降设:导通时Cs能量全耗于RsRCD关断缓冲电路②大电容缓冲由RCD关断缓冲电路③小电容缓冲★关断损耗α>1时最小最小值应在α<1的抛物线上讨论★开关损耗α=2/3时最小★电容参数在最小导通时间内Cs电荷应放尽RCD关断缓冲电路的另一种接法参数选取★电阻参数频率越高,电阻越小,开通附加电流越大。电阻
4、值与损耗无关。RLD开通缓冲电路L≈恒流源,开通初,D导通/恢复,经上升时间tUP:uCE由Ui↓→0uL由0↑→Ui限制di/dt经tUPLs大,iC↑1Ls小,iC↑>IL→D阻断,tUP>tFU,α<1设:uCE线性下降RLD开通缓冲电路临界电感缓冲由对偶原理:开通关断并联串联电压电流电容电感上升下降……★开关损耗α=2/3时最小在最小关断时间内Ls电流应回零电阻值与损耗无关;频率越高,电阻越大,关断附加电压越大。复合缓冲电路§4-3无损缓冲电路有损缓冲电路由S移出Ui、RLS、Rs热?无损缓冲电路
5、1无损关断缓冲电路与RCD并联缓冲相似Buck例关断过程1无损关断缓冲电路开通过程Ui、D3、L1、C1、C2回路串联谐振否则D1、D2导通★最小导通时间≥谐振周期★开通最大附加电流无损关断缓冲电路另一种形式自行分析2无损开通缓冲电路与RLD串联缓冲相似★在最小关断时间内应保证次级电流回零,剩余能量为零★关断最大附加电压N2不能过小3变压器隔离缓冲电路关断过程开通过程否则经N1、Ui、D2、Ls回路放电若N2电流=0时T、D2、Ls、Cs回路谐振,当D1导通,Ls、Cs能量回馈按速率下降到0最终漏感★除一般无损缓冲意义外,吸收漏感能量,防止
6、开关器件过压Flyback例3变压器隔离缓冲电路参数选取:否则加大Cs但开通时谐振附加电流亦增大★关断时,Cs、La能量守恒转移到Cs★验证关断后Uce最大值是否超限★Ls由最小导通时间≥谐振周期确定为谐振阻抗
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