半桥逆变snubbber电路讲解.docx

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1、半桥逆变SNUBBER电路描述：半桥逆变正负桥臂开关管关断时是硬关断，当负载电流很大时，开关管关断时di/dt很大，由于线路存在分布电感，所以会引起很大的电压尖峰，如果不加缓冲电路抑制电压尖峰的产生，则开关管的电压规格必须比正常值高出许多，开关损耗也较大，当UPS功率很大时（额定电流很大），开关管的选取将变得异常困难；同时，过高的di/dt将产生严重的EMI。给半桥逆变的开关管增加关断缓冲电路可以降低di/dt、减小关断损耗，并能降低相应频段的EMI。一、常用SNUBBER电路的种类1、RCSNUBBER（如图1）图12、RCDSNUBBER（如图2）图23、变形的RCDSNUBBER电路

2、（CLAMPING电路，如图3）图3二、SNUBBER电路的工作过程（以RCDSNUBBER电路为例进行分析，只分析正半周的情况）1、Q1开通后进入稳态，流过Q1的负载电流为I，此时UCS1=0，UCS2=2*VBUS（如图4，红色箭头表示电流流向）。图42、当Q1的栅极上加入关断信号，电流I通过Q1的C、E间的寄生电容流过，UCE1升高，随之DS1开通，一部分电流转移到CS1成为CS1的充电电流，Q1上电流减小，CS2经RS2、RLOAD进行放电（如图5）。图53、Q1完全关断（恢复阻断能力）后，UCE1大于正负BUS之和，D2开始正偏置，在D2的正偏置电压没有达到其开通阈值电压之前不能及时

3、导通，CS1继续过充电，CS2继续放电（如图6）。4、CS1仍然过充电，图7）。D2图开始续流，负载电流6I由正桥臂向负桥臂换流，CS2放电（如图75、D2完全续流，CS1放电，CS1上过充的能量一部分消耗在RS1上，另一部分反馈到＋BUS（如图8）。图86、CS1放电完毕，UCE1=2*VBUS，UCS2＝0，D2进入稳态续流（如图9）。图97、Q1再次开通，Q1与D2之间进行换流，Q1的电流增大，D2的电流反相进入反相恢复过程，同时CS1、RS1、Q1构成CS1的放电回路，Q1、DS2、CS2构成CS2的充电回路(图10)。图108、D2的反相恢复完毕，Q1上流过负载电流I，同

4、时，CS1的放电、CS2的充电仍然继续（图11）。图119、进入正桥臂稳态工作的情况（一个工作周期结束）。三、SNUBBER电路定量分析1、RCDSNUBBER电路考虑线路主要分布电感，电路原理简图如图12。根据上面对电路工作过程的分析可以知道，将电路再次呈现在下面（图13）。图12“过程4”中UCE1达到最大，其值约等于UCS1，图13由电路有：2*VBUS=L1diS1uCS1L2diL2dtdt由于iL2=I-iS1，代入（1）式得：2*VBUS=(L1L2)diS1uCS1dt由于iS1=CS1duCS1，代入（2）式得：dtd2uCS1uCS12*VBUS=(L1L2)CS12

5、dt(3)式是一个“二阶常系数非齐次线性微分方程”加上它的一个特解，其对应的齐次方程为：d2uCS1uCS1＝0(L1L2)CS12dt对应的特征方程为：(L1L2)CS1s210（1）(2)(3)，它的通解等于对应的齐次方程的通解（4）(5)解之：S=±j(L1L2)CS11令，（4）式的解为：(L1L2)CS1uCS1=K1cosωt+K2sinωt(6)可求出（3）式的一个特解为：*uCS1=2VBUS，则（3）式的通解为：uCS1=K1cosωt+K2sinωt+2VBUS(7)由于uCS1(0)=2VBUS，所以K1=0，（7）式化为：uCS1=K2sinωt+2VBUS（8）

6、所以：duCS1K2CS1cost（9）iS1=CS1dtI，则（3）式的通解为：由于iS1(0)=I，所以K2=CS1Isinωt＋2VBUS(10）uCS1=CS1所以uCS1过充的电压(超过2VBUS部分)为：Isinωt（11）△U=CS1其最大值为：△UMAX=IL1L2(12)CS1=ICS12、变形的RCDSNUBBER电路计算uCE的微分方程完全与RCDSNUBBER一样，即：△UMAX=IL1L2(13)=ICS1CS13、RCSNUBBER电路电路简图如图14图14根据图有：2*VBUS=(L1L2)CS1d2uCS1RS1CduCS1uCS1(14)dt2dt对应的齐次线

7、性微分方程为：(L1d2uCS1RS1CS1duCS1uCS1＝0（15）L2)CS1dt2dt其特征方程为：(L1L2)CS1S2RS1CS1S10（16）由于△＝RS12C2-4(L1+L2)CS1的符号未知，所以（16）式的解有多种不同情况，这里只讨论△<0的情况，令(L1L2)CS1d2uCS1duCS1uCS1，则：dt2RS1CdtS=-RS1j1RS1]2(L1L2)CS1[L2)（