[电路/定理] MOSFET关断的突波问题

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 楼主 | 2018-7-10 10:04 | 显示全部楼层 |阅读模式
【不懂就问】
在单端反激电路中常见的一部分电路
就是RCD组成的吸收电路,或者钳位电路,与变压器原边并联
其目的是吸收MOSFET在关断时,引起的突波,尖峰电压电流

到那时MOSFET是压控器件,为什么在关断时会引起尖峰电压电流?
怎么在三极管BJT的应用中看不到类似吸收电路

| 2018-7-10 10:05 | 显示全部楼层
谁说看不到的,吸收是工程需要,一般是等效RLC谐振电路的尖峰,和选不选MOS BJT毛关系
 楼主 | 2018-7-10 11:01 | 显示全部楼层
122013137 发表于 2018-7-10 10:05
谁说看不到的,吸收是工程需要,一般是等效RLC谐振电路的尖峰,和选不选MOS BJT毛关系 ...

谢谢
| 2018-7-10 11:02 | 显示全部楼层
要吸收的尖峰电压跟用什么器件的关系主要就是器件关断的速度

但是都会有,先搞清楚了尖峰产生的原因
| 2018-7-10 11:23 | 显示全部楼层
关断速度快,电感电流不能突变,对分布电容充电,就产生尖峰电压。
 楼主 | 2018-7-10 15:21 | 显示全部楼层
gx_huang 发表于 2018-7-10 11:23
关断速度快,电感电流不能突变,对分布电容充电,就产生尖峰电压。

关断速度快这个好理解,但是电感电流的电感是从何而来?和分布电容都寄生的?
 楼主 | 2018-7-10 15:50 | 显示全部楼层
gx_huang 发表于 2018-7-10 15:40
啥意思?
你不是开关电源吗,变压器不是电感吗,LC振荡,如果最大电流固定,电容小,电压高。
所以为了抑 ...

谢谢了
| 2018-7-10 22:40 | 显示全部楼层
shaorc 发表于 2018-7-10 15:21
关断速度快这个好理解,但是电感电流的电感是从何而来?和分布电容都寄生的? ...

一般需要吸收的RLC等效尖峰对应的L是寄生的等效电感,不是变压器的理想电感
| 2018-7-14 22:09 | 显示全部楼层
反激电源RCD,主要是由于变压器漏感等一些外界因素造成突变,其本身突变小,所以在一些BJT中没太大必要增加该电路,一是成本,2是根本不需要用这种电路,增加电阻释放即可
| 2018-7-15 16:33 | 显示全部楼层
本帖最后由 tianxj01 于 2018-7-15 16:35 编辑

一个电感,其电流无法突变,是产生关断尖峰的物理原理。那么这是个什么样的电感呢?
如果你用的变压器是理想变压器,那么恭喜你,你完全可以不需要传统的RC或者RCD吸收。
可惜没有理想变压器,那么实际变压器的什么造成了关断时候的尖峰呢?很简单,最主要的原因只是漏感,理论上如果其他参数不管,只需要变压器漏感无穷小,那么关断尖峰也会消失。
所谓漏感,就是变压器原副边之间无法完全耦合的部分,这部分的存在,导致变压器原边电流突变时候,等效漏感部分的突变电流是不遵从耦合到副边的原则,它就是一个串联在原边回路的没有副边的电感。我们看见的尖峰,就是这个电感电流无法突变,从而在原边的分布电容、驱动管输出电容进行能量交换的过程。
上面的说法,同时可以分析出,该反峰幅度和电流变化的速率成反比。越慢,越小。
上面的原理是基本工程原理,和输出采用什么管子无任何关系。

评论

笑谈 2018-7-18 10:22 回复TA
高手正解 
 楼主 | 2018-7-16 08:20 | 显示全部楼层
tianxj01 发表于 2018-7-15 16:33
一个电感,其电流无法突变,是产生关断尖峰的物理原理。那么这是个什么样的电感呢?
如果你用的变压器是理 ...

今日听君歌一曲,如听仙乐耳暂明
谢谢,说的是醍醐灌顶

明白了关键点是原边的漏感电流不能突变,与MOS管的电容互相作用
谢谢
 楼主 | 2018-7-16 09:41 | 显示全部楼层
lin5674675 发表于 2018-7-14 22:09
反激电源RCD,主要是由于变压器漏感等一些外界因素造成突变,其本身突变小,所以在一些BJT中没太大必要增加 ...

来一个追问
由于也见过用全桥输出的拓扑中,功率开关管也没有用RCD电路(PCB板上留有RCDS,只是没有用到)
那么我想知道,是不是用RCD电路的条件?是不是要看输出的功率?
| 2018-7-16 10:13 | 显示全部楼层
shaorc 发表于 2018-7-16 09:41
来一个追问
由于也见过用全桥输出的拓扑中,功率开关管也没有用RCD电路(PCB板上留有RCDS,只是没有用到 ...

全桥拓扑,全部具有磁能自复位功能。全桥对角线导通完成,转截止,电感激励电流会自动从对面2个对角线管子续流。同时,激磁电感对供电母线反馈电能。理论上方波峰峰就自动限制到VCC-GND范围。
你可以对照全桥拓扑分析一下,马上就明白了。这里面,激磁电流和后面续流电流,构成我们常说的环流,虽然能够无功返回到电源,但是过程是有损耗的,因此合理控制环流大小,是设计参数时候必须关心的。

评论

笑谈 2018-7-18 10:27 回复TA
一看就知道是资深人士~~ 换相时序和死区配合好,的确不需要过多考虑续流。同步整流或者类似MOSFET全部关断前提下,电流从上管的寄生二极管走了。 
 楼主 | 2018-7-16 10:35 | 显示全部楼层
tianxj01 发表于 2018-7-16 10:13
全桥拓扑,全部具有磁能自复位功能。全桥对角线导通完成,转截止,电感激励电流会自动从对面2个对角线管 ...

纯干货,棒!
| 2018-7-16 11:09 | 显示全部楼层

甚至,咱们可以举一反三,把对角线2个MOS管,换成2个向上的二极管,只是等效原来mos管内部寄生二极管,其他不变,这就变成了另外一个桥臂没有驱动的全桥变换器,这直接就是我们常说的双管正激线路。
同时根据续流理论,马上我们可以得到,双管正激线路最大驱动脉宽不能大于>50%。这个不需要高深的工程理论来支撑,只需要想到,如果正向驱动脉宽超过50%,意味着激磁正向时间超过50%,而反向续流时间少于50%,这就意味着,同样输出电压(正向是+VCC,续流是-VCC),续流过程短于激磁过程,意味着续流过程电流无法归零。而没有归零的续流过程,到下个周期正向开启时候,该电流就开始叠加到正向激磁电流上,想象一下,N个周期过去后,该电感激磁电流会------->∞。然后就没有然后了,\(^o^)/~。。。

评论

maychang 2018-7-16 12:17 回复TA
“把对角线2个MOS管,换成2个向上的二极管”,改变变压器次级二极管接法,也可以变成双管反激电路。双管反激电路,同样不必使用RCD吸收电路,可以将变压器漏感储存能量直接反馈回电源。 
tianxj01 2018-7-16 14:35 回复TA
@maychang : 是的,也算是一个另类应用,相比一般反激,漏感反峰被精确限制,只是代价有点大,和单管反激比,整整多了一个开关管和2个快恢复,只实现了漏感无损回能限幅,算起来成本比较高,而且占空比被严格限制在50%以下。而双管正激相对来说,单位功率密度和成本都是下降的。因此双管正激常见,而双管反激罕见。 
maychang 2018-7-16 14:42 回复TA
@tianxj01 :没错。反激本来就是因为电路简单元件较少但漏感储存能量无法无损回到电源,才在小功率范围内广泛被采用,放弃一些效率但降低成本。双管正激,变压器利用率不如半桥,管子数量相同,驱动也大体相同。采用双管正激,不如采用半桥电路了。 
 楼主 | 2018-7-18 08:09 | 显示全部楼层
tianxj01 发表于 2018-7-15 16:33
一个电感,其电流无法突变,是产生关断尖峰的物理原理。那么这是个什么样的电感呢?
如果你用的变压器是理 ...

老哥 上午好
再次看了一下你的回答,有个追问

你说的“我们看见的尖峰,就是这个电感电流(变压器漏感)无法突变,从而在原边的分布电容、驱动管输出电容进行能量交换的过程。”

既然电感电流无法突变,但是电容的电压也无法突变,两个都无法突变的量进行能量交换?这个尖峰本质是电压还是电流?怎么来的,这一下又想不明白了
| 2018-7-18 08:51 | 显示全部楼层
shaorc 发表于 2018-7-18 08:09
老哥 上午好
再次看了一下你的回答,有个追问

你被突变2个字给绕糊涂了,突变是不可以,但是不是不能变化啊,而是遵从一个dv/dt原则,这里电容越大,电压变化率就越小,而电感越大,电流变化率就越小。
正因为如此,我们看到的是一个有一定时间的毛刺,而不是真的时间无限短的毛刺,就是因为,突变电流,转由电容充电电流代替,导致电容电压按照电流瞬时值和电容大小规则变化。这也是过去RC吸收的基本原理,并联上一个C,可以大大降低电压上升速度,而漏感能量是一定的,速度慢就意味着漏感从切换电流下降到0的时间是有明确值的,该时间过去,电容上如果才充电上去某个值,也就是说把尖峰限制在某个值上面了。
 楼主 | 2018-7-18 10:13 | 显示全部楼层
tianxj01 发表于 2018-7-18 08:51
你被突变2个字给绕糊涂了,突变是不可以,但是不是不能变化啊,而是遵从一个dv/dt原则,这里电容越大,电 ...

这也是过去RC吸收的基本原理,并联上一个C,可以大大降低电压上升速度

如果R和C并联,根据 i = C·du/dt,应该是大大降低电流上升速度?
| 2018-7-18 10:32 | 显示全部楼层
本帖最后由 tianxj01 于 2018-7-18 10:37 编辑
shaorc 发表于 2018-7-18 10:13
这也是过去RC吸收的基本原理,并联上一个C,可以大大降低电压上升速度

如果R和C并联,根据 i = C·du/dt ...

公式变形了,电容公式是  I/C=dv/dt,
这样也许更容易帮助你理解:当I是定值,C越大,电压上升速率越低,而不是说加个电容降低电流上升速度。也可以理解为 当C是定值,那么I越大,速率越高。
电感公式是 U/L=di/dt,到这里,公式的解析你自己来完成吧。
 楼主 | 2018-7-18 13:22 | 显示全部楼层
tianxj01 发表于 2018-7-18 10:32
公式变形了,电容公式是  I/C=dv/dt,
这样也许更容易帮助你理解:当I是定值,C越大,电压上升速率越低, ...

谢谢,我思路经常就走进胡同了,不拐弯,呵
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