电源开关管的过压保护电路

2019-10-21 21:32字体:
  

在单激式开关电源中,无论是正激式还是反激式开关电源,都要求对电源开关管采取过压保护,以防止当开关管突然关断瞬间,开关变压初级线圈产生的反激脉冲尖峰电压与输入电压进行迭加后,加到电源开关管的D、S极两端,把电源开关管击穿。

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为了防止电源开关管击穿,图7是一种抑制反激脉冲尖峰电压,对电源开关管具有过压保护作用的RCD尖峰脉冲吸收电路。之所以把它称为RCD尖峰脉冲吸收电路,因图中主要器件由R、C、D组成。

为了分析方便,我们把开关变压器等效成一个理想的(漏感等于0的)开关变压器T与一个漏感Ls相串联,把开关变压器初级线圈N1产生励磁作用的电感Lu称为励磁电感;分布电容Cs为开关变压器初线圈的分布电容与次级线圈的分布电容等效到初线圈后,总的等效电容。

在图7中,当电源开关管Q1关断时,开关变压器初级线圈产生的反激电压脉冲(包括漏感产生的反激电压脉冲)将会与输入电压U迭加,同时加到电源开关管Q1的D、S极两端,此时,整流二极管D将导通,并对C进行充电;C的作用就是把加到开关管D、S极两端的尖峰脉冲电压加以吸收,以防止开关管被尖峰脉冲电压击穿;而R的作用是把C吸收尖峰脉冲电压产生的积累电荷泄放掉,为下一次尖峰脉冲的吸收做好准备,否则,经过多个尖峰脉冲电压吸收之后,电容积累的电荷将会越来越多,其两端电压也会越来越高,最后将会失去吸收尖峰脉冲的作用。

值得注意的是,当电源开关管Q1关断时,由于变压器次级线圈整流滤波电路D2和C2的接入,开关变压器初、次级线圈的等效分布电容Cs相对于滤波电容C2来说,其作用将变得微不足道;此时,由于输出电压Uo通过变压器初、次级线圈的耦合和反射作用,使得变压器初级线圈产生的反电动势电压完全被钳制在一个与次级输出电压Uo成正比的数值上,即:

另外,由于开关管Q1两端的等效分布电容Cds并不是一个纯电容,而实际上是一个阻抗由小到大,其阻抗变化过程类似于电容充电的可变电阻,它只吸收能量,而不会释放能量。

当它两端的电压Uds高于电容C两端的电压之后,即,整流二极管D导通之后,分布电容Cds的作用就完全变成了一个分流电阻Rds。此时,流过电阻Rds的电流越大,开关管的损耗也越大,适当选择图7中电容C的容量和电阻R的阻值,可以减小流过电阻Rds(开关管关断过程中的等效电阻)的电流,从而可以降低开关管的损耗。

换一句话说,RCD尖峰脉冲吸收电路对开关管进行过压保护,就是通过电容C和电阻R对流过电源开关管(Rds)的电流进行分流来实现的;RCD尖峰脉冲吸收电路,不但可以降低开关管漏极与源极两端的峰值电压,还可以降低开关管的损耗。

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