功率管关断瞬间尖峰电压的抑制方法(很有用).pdf

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1、·电力电子·《电气应用》!""#年第!$卷第%期"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""功率管关断瞬间尖峰电压的抑制方法胡炎申谢运祥（华南理工大学电力学院雅达电源实验室!"#$%#）摘要针对反激式变换器功率管关断瞬间出现的尖峰电压问题，提出了两种抑制方法，即设计适当的电压钳位模式&’(’)*+,电路和降低主变压器漏感。关键词电压钳位缓冲器漏感压谐振上升，由于电流很大而谐振电路#值很小!引言（因为这些电容的数值都较小），所以基本呈线性上反激式变换器功率管关断的瞬间，会出现较大升，当端电压上

2、升到$（即为%$）时，二次侧.7.89的尖峰电压，这个电压可能会超过开关管的定额。电流开始上升而一次侧电流开始下降。在小功率的应用场合，适合使用缓冲电路来达到钳漏感上的能量没有泄放的路径，因而&将和,):*;位的效果。根据在电路中的实际作用，可以分为抑",及".//发生谐振而形成振荡，在开关管6、/两端制电压上升率模式和电压钳位模式两种类型［"］。形成较高的尖峰电压$，为输入电压$、二6/+*<=>+*<虽然工程与设计人员已普遍使用&’(’)*+,电路，次侧反射电压$、漏感&造成的尖峰电压$.7,):*;/,=;:但仍然存在性能进一步优化的可能。另外，在反激三者的叠加，该

3、电压的幅值可以表示为变换器拓扑中，变压器漏感不但影响能量传输及输$6/+*+*<@$.7（"）出电压调整率，而且更大程度上造成了功率管关断式中，%为一、二次侧线圈匝数比，$.7?%$.89。瞬间的尖峰电压。&,):*;（-）本文讨论了电压钳位模式’)*+,及变压器漏$/,=;:?!,!",@".//感对功率管尖峰电压的影响，对其进行了简单的理这个峰值电压的谐振频率为论分析，给出了相应的设计过程与计算公式，并以’"（B）实例说明降低漏感的有效工程方法。./A?（"）-!!&,):*;,@".//"功率管关断瞬间尖峰电压的产生机理#电压钳位电路的抑制作

4、用及变压器漏感如图"所示，反激式变压器主要由理想变压器、分析激磁电感与漏感组成［-］。开关管关断瞬间，各个绕#$!%&’()电路的工作原理组两端的电压见图"中的点划线框部分，当开关管关断时开立即反相，但关管6、/两端电压升高，但是由于漏感产生的一次侧电流!,的能量能够及时转移到"中，而使"的端会继续给电容$/,=;:AA电压从二次侧反射电压$上升到最大值（$".7.7@.//（电路中的寄生因素与$/,=;:）；当开关管导通时，"A通过电阻(A放电，在下个周期开关管关断前，能够使得"的端电压012345本身A存在的输出电从（$.7@$/,=;:）恢复到$.7。这样，只要能够

5、合容相结合）充理设置时间常数!，就能保证在一个周期内将漏感电，然后开关转移到"A中的能量释放完毕。图"使用变压器模型时反激式变换器电路管6、/端电"A端电压在理想情况下基本上是恒定的，仅—*)—《电气应用》!""#年第!$卷第%期功率管关断瞬间尖峰电压的抑制方法!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!在充、放电时存在一个但由于一、二次只有一个接触面，耦合电容较小，所变化量!，如图!以?@A比较好；三明治绕法一般漏感为电感量的CB#$%&’所示。由法拉第定律可"5B左右，但由于一、二次至少

6、有两个接触面，耦知因漏感引起的一、二合电容较大，所以?@A较顺序绕法要高。一般为C<次侧能量传输的延迟时"5

7、影响，不大可能单纯考虑漏感而改用其他规格。工!"#$%&’(中电阻、电容与二极管的选择程上较容易接受的途径是改用三明治的绕法来降低开关管关断瞬间%3两端的最大电压为漏感。理论上绕组耦合得越紧密，其漏感也将会越!3+*,(!/04!#$%&’（5）小。使漏感的数值处于某种水平以下，这样就可以由式（1）可得6)*+$电路的损耗为取得较好的效果，甚至通过选用适当电压定额的功7!（8）率开关管而不使用6)*+$电路。&3)*+$(#$)’*&$$’#!然而不同的三明治绕制方法，会产生不同的漏此时电阻(上的损耗也可以表示为3感值。因此，