摘要：高頻電源模塊的噪聲主要來自功率變換和輸出整流濾波電路。ZVZCS PWM全橋變換器實現(xiàn)了開關(guān)管的軟開關(guān)，但其輸出整流二極管不是工作在軟開關(guān)狀態(tài)慕淡，輸出整流二極管在換流時，變換器的副邊存在寄生振蕩沸毁。本文討論其產(chǎn)生原因及抑制辦法儡率。

　　1 副邊整流二極管的反向恢復(fù)過程

　　實際上已導(dǎo)通的二極管在突然加上反向電壓的一段時間內(nèi)，電流下降到零以后以清，它并不立刻停止導(dǎo)通儿普，還處于反向低阻狀態(tài)。此時在反向電壓作用下掷倔，載流子進(jìn)入復(fù)合過程眉孩，于是在反方向繼續(xù)流過電流;當(dāng)載流子復(fù)合完畢，反向電流才迅速衰減到零勒葱。這個階段就是二極管的反向恢復(fù)過程浪汪，如圖1所示×菟洌　　

　　在反向電流衰減過程中书吗，電路產(chǎn)生強(qiáng)烈的過渡過程栓属，它在關(guān)斷元件兩端產(chǎn)生極高的過電壓，即換流過電壓;另外女践，因電流衰減時在關(guān)斷元件上同時存在電流與電壓周矢，在元件中瞬時產(chǎn)生極大的功率，即所謂關(guān)斷功率盹斟。

　　二極管振蕩的等效電路如圖2所示沟赏。　 信息請登陸:輸配電設(shè)備網(wǎng)

　　圖中焰垄，Lk為變壓器的漏感提钟，Lp為二極管的串聯(lián)寄生電感，Cp為二極管的并聯(lián)寄生電容藐檀，VD為理想二極管锻转。 信息請登陸:輸配電設(shè)備網(wǎng)

　　當(dāng)副邊電壓為零時，在全橋整流器中四個二極管全部導(dǎo)通晨墓，輸出濾波電感電流處于自然續(xù)流狀態(tài)拍随。而當(dāng)副邊電壓變化為高電壓U2時，整流橋中有兩只二極管要關(guān)斷猾瘸，兩只二極管繼續(xù)導(dǎo)通。這時變壓器的漏感和整流管的串聯(lián)寄生電感Lp就開始與整流管的并聯(lián)寄生電容Cp之間產(chǎn)生寄生振蕩丢习。二極管電流與電壓波形呈指數(shù)衰減的高頻振蕩波形牵触，在二極管關(guān)斷瞬間會產(chǎn)生很高反向電壓浪涌。它的存在不但增加了二極管的功耗咐低，而且也對輸出電能質(zhì)量產(chǎn)生很大影響揽思。特別是在大功率應(yīng)用中，巨大的電壓尖峰很有可能造成二極管的過壓擊穿见擦。因此在設(shè)計中應(yīng)予以特別關(guān)注钉汗。

　　2 減小電壓尖峰的對策

　　整流二極管的反向恢復(fù)時間除由器件本身的性能決定外，還受許多電路因素的影響鲤屡。包括其導(dǎo)通時流過的正向電流的大小损痰、正向電流的下降速率、反向電壓的大小以及反向電壓的上升速率等酒来。

　　反向電流i是產(chǎn)生電壓尖峰的根源卢未，減小i的數(shù)值無疑是抑制尖峰的根本措施。選用合適的整流二極管详鲜，例如：快恢復(fù)二極管躏宗，雖然反向恢復(fù)時間短，反向恢復(fù)損耗小丹蛀，但恢復(fù)特性較硬根爆，電壓尖峰仍然很大幕封。可適當(dāng)選用恢復(fù)特性相對較軟(tb/ta值小)的軟快恢復(fù)二極管英鸵。另外適當(dāng)加大二極管電流容量或者多管并聯(lián)以減小通過每只管的正向電流都能對抑制電壓尖峰起到積極的影響铁磕。合理的布局布線，減小變壓器漏感及引線電感妙旅，從而減小振蕩也是一個抑制尖峰的根本方法军裂。

　　當(dāng)器件選好，布線完畢后战覆，我們還能通過外加緩沖電路的辦法抑制電壓尖峰威沙。常用的緩沖電路有以下幾種：

　　(1)RC吸收電路

　　解決功率二極管反向恢復(fù)問題最常見的辦法是采用RC吸收電路，它是在每個二極管上并聯(lián)一個R和C的串聯(lián)支路柬乓。RC吸收電路如圖3所示二極管反向關(guān)斷時攘活，寄生電感中的能量對寄生電容充電，同時還通過吸收電阻R對吸收電容C充電玄呛。在吸收同樣能量的情況下阅懦，吸收電容越大，其上的電壓就越小;當(dāng)二極管快速正向?qū)〞r徘铝，C通過R放電耳胎，能量的大部分將消耗在R上。雖然這種吸收網(wǎng)絡(luò)能夠有效的抑制反向電壓尖峰惕它，但是它是有損耗的怕午，相當(dāng)于把整流二極管的關(guān)斷損耗轉(zhuǎn)移到了RC吸收電路上，不利于提高變換器的效率淹魄。

　　(2)有源鉗位

　　為了降低損耗郁惜，有人提出了一種主動鉗位電路，它由鉗位開關(guān)管TVs甲锡、鉗位二極管VDs和鉗位電容Cs組成兆蕉，Cs的容量較大。如圖4所示缤沦。

　　主動鉗位緩沖電路可以將整流橋上的電壓鉗位在一個適當(dāng)?shù)碾妷荷匣⒃稀６乙驗樵摼彌_電路中沒有電阻，故不存在損耗赎冶。同時TVs零電壓開關(guān)仲寇，也沒有開關(guān)損耗，因此主動鉗位緩沖電路的損耗比RC吸收電路小的多宅谁。但該方法需要增加一套控制電路和一個有源器件TVs购具，增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性，而降低了可靠性。 

　　(3)串飽和電感(尖峰抑制器)

　　串聯(lián)飽和電感(尖峰抑制器)是解決二極管反向恢復(fù)問題的另一種常用方法惯醇，如圖5所示曙惋。　　

　　在正常流通時款野，抑制噪聲的磁芯飽和妙声，具有很低的電感，幾乎不存儲能量侮增。而在電流減少并試圖過零時年铝，矩形磁滯回線的磁芯退出飽和，磁芯表現(xiàn)出很大電感月腋。這很大的電感阻止了電流相反方向變化蟀架，抑制了反向電流，也就消除了反向電流引起的尖峰榆骚。通常采用矩形磁滯回線材料的尖峰抑制器實現(xiàn)尖峰抑制片拍。

　　當(dāng)二極管導(dǎo)通時，流過電流Io(圖6(a)中“I”)妓肢，尖峰抑制器飽和(圖6(b)中“I”)捌省，磁導(dǎo)率為空氣磁導(dǎo)率μo，尖峰抑制器等效電感很小碉钠，相當(dāng)于導(dǎo)線電感纲缓。　　

　　當(dāng)二極管關(guān)斷時喊废，其正向電流由Io減少到零(圖(a)中“II”)時祝高，磁芯沿著磁化曲線“II”去磁，直到縱坐標(biāo)上Br值操禀。磁芯仍呈現(xiàn)低阻抗。由于二極管存在存儲電荷仍然處于導(dǎo)通狀態(tài)横腿，而電路中存在反向電壓颓屑，試圖流過反向電流。如果沒有尖峰抑制器灰深，在反向電壓的作用下饵卸，流過很大的反向恢復(fù)電流(圖(a)中虛線所示)，此大電流在寄生電感中存儲能量彰饭，然后進(jìn)入反向恢復(fù)時間trr驻奇，二極管反向電流下降。此反向恢復(fù)電流下降時造成很大的電壓尖峰和電路噪聲肤贮。當(dāng)串入尖峰抑制器時峰抽，二極管在反向電壓作用下開始試圖流過反向電流時，尖峰抑制器退出飽和，呈現(xiàn)很大的阻抗榛开，只有極小的反向電流(圖(a)中過零陰影部分“III”)使磁芯沿磁化曲線“III”段去磁瘟甩，這里磁導(dǎo)率非常高，視在電感很大姚锥，有效地阻止了高di/dt的反向恢復(fù)電流询崇，使硬恢復(fù)變成軟恢復(fù)，使得噪聲大大減少凉逛。磁化能量絕大部分變成了磁滯損耗和渦流損耗性宏。

　　如果在二極管反向恢復(fù)時間內(nèi)，磁芯的伏秒足夠大状飞，即二極管反向阻斷(圖(a)中“IV”)前沒有反向飽和(圖(b)中“IV”點)毫胜，二極管完全恢復(fù)，則噪聲基本上可以消除昔瞧。

　　當(dāng)二極管再次導(dǎo)通(圖(a)中“V”)時指蚁，磁芯仍處于高阻抗，減少二極管正向電流上升率自晰。在大功率二極管中凝化，有利于改善二極管的正向恢復(fù)特性。磁芯被正向電流經(jīng)“V”向飽和磁化酬荞。以后重復(fù)“I”～“V”的過程搓劫。從工作原理可以看到，磁珠具有優(yōu)良的抑制噪聲性能混巧。要抑制電路中的噪聲必須滿足下式：　

　　3 結(jié)束語

　　以上方案在抑制電壓尖峰的同時枪向，減小了緩沖電路的損耗，但增加了磁性元件的數(shù)量猎蚀。

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