snubber电路总结

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snubber电路参数设计

snubber电路参数设计

Snubber电路是用于减少电路中开关元件(如继电器、开关管等)的开关过程中产生的过电压和过电流的电路。

设计Snubber电路的参数需要考虑以下几个关键因素:
负载特性:了解负载电路的特性,包括电感、电容和电阻等参数。

这些参数将影响Snubber 电路的参数选择和计算。

开关元件特性:了解开关元件的最大电压和最大电流额定值,以确定Snubber电路需要处理的过电压和过电流范围。

Snubber电路类型:根据具体需求选择合适的Snubber电路类型,如RC Snubber、RL Snubber 或者RC-RL Snubber等。

频率范围:确定电路的工作频率范围,以选择合适的电容和电感值。

过电压和过电流限制:确定允许的过电压和过电流的最大值,以确保Snubber电路的参数可以有效地限制这些过度值。

计算参数:根据电路特性和需求,计算合适的电阻、电容和电感值。

这些参数可以根据经验公式、电路分析或仿真工具进行计算。

参数优化:根据实际情况和设计目标,进行参数优化和调整,以获得最佳的Snubber电路性能和效果。

snubber电路总结1

snubber电路总结1

电阻的用法一、RC-SNUBBER电路Snubber电路中文为吸收电路。

公司的板子上,其最常应用场合如下图所示。

为了便于说明问题,将上图简化。

实际的没有snubber的电路中各点的波形如下图所示。

从上图的波形即客观现象表明在PHASE点会出现电压尖峰。

这种尖峰会对L-MOS造成威胁,根据电源组同事的观察,有些板子的L-MOS经常烧坏或寿命大幅缩短,就是PHASE 点电压尖峰造成的。

实际测量没有SNUBBER的PHASE点波形如图所示(上图红圈内的波形放大)。

造成电压尖峰及其危害的原因是什么呢?为了更严谨更准确说明电路的工作情况设想模型如下。

上图分别是电路中寄生电感和MOS管极间等效电容的示意图。

简化之后如下图。

上图虚线框内的是PHASE后的线路,由于有储能大电感的存在,瞬时变化的电流I不能通过进入虚线框内。

所以对瞬时(高频)电压电流而言,其路径只能是通过L-MOS。

为了验证这种设想的真实性,本文建立仿真模型进行验证。

TD = 30ns TF =PW =PER =V1 = 0TR =V2 = 5IV电压源是一个上升沿模仿H-MOS 导通的动作。

电容模仿L-MOS 的等效电容大概有500pF 。

电感模仿电路上的寄生电感。

电阻模仿线路上的等效电阻。

仿真波形如下。

红色为PHASE 点电压,黄色为PHASE 点电流,绿色为输入电压。

和实际没有snubber 电路的PHASE 点波形比较。

可以发现两者在波形特征是很相似的。

所以可以基本认为,设想的模型是能说明问题的。

分析产生电压尖峰的原因。

将上图放大。

得下图。

红色为PHASE 点电压,黄色为PHASE 点电流,绿色为输入电压。

时间段1(30ns~A):H-MOS管导通,5V电压输入。

寄生电感中的电流以正弦波的形式增大。

同时这个增大的电流给L-MOS的等效电容充电,使得PHASE点的电压上升。

时间段2(A~B):当PHASE点电压达到5V时,则寄生电感两端的电压开始反向。

snubber电路 吸收电路

snubber电路 吸收电路

snubber电路吸收电路Snubber电路是一种被广泛应用于电力电子设备中的电路,其主要作用是吸收电路中的反向电压和电流。

在一些特定的电路中,当开关元件切断或者闭合时,会产生电感元件中的储能电流或者电容元件中的储能电压,这些电流或电压可能会对电路的正常工作产生不良影响,甚至会损坏电路元件。

为了解决这个问题,Snubber电路应运而生。

Snubber电路的设计原则是在电路中加入一个合适的电阻和电容,以吸收电感元件或电容元件中的储能电流或电压。

在电感元件中,Snubber电路通过串联电阻和并联电容的方式,将电感元件中的储能电流转化为电阻上的热能,从而消耗储能电流。

而在电容元件中,Snubber电路通过串联电阻和并联电容的方式,将电容元件中的储能电压转化为电阻上的热能,从而消耗储能电压。

Snubber电路可以分为两种类型:无源Snubber电路和有源Snubber电路。

无源Snubber电路主要由电阻和电容组成,其工作原理是通过电阻消耗电路中的储能电流或电压。

有源Snubber电路除了包含电阻和电容之外,还加入了开关元件和电源,通过开关元件的控制,将储能电流或电压导入电源中,从而实现消耗储能的目的。

无源Snubber电路相对简单,成本低,但是能量转化效率较低;有源Snubber电路能量转化效率较高,但是由于需要额外的开关元件和电源,成本较高。

Snubber电路的选择要根据电路中的元件特性和工作条件来确定。

首先需要确定电路中的储能元件类型,是电感元件还是电容元件,然后根据储能电流或电压的大小来选择合适的电阻和电容数值。

此外,还需要考虑电路中的功率损耗和能量转化效率,以及Snubber 电路的稳定性和可靠性。

Snubber电路在电力电子设备中有着广泛的应用。

例如,在交流电路中,Snubber电路可以保护开关管免受过高的电压冲击;在直流电路中,Snubber电路可以保护开关管免受过高的电流冲击。

此外,在电机驱动系统中,Snubber电路可以减少开关管的损耗,提高系统的效率。

rcd-snubber电路参数计算

rcd-snubber电路参数计算

rcd-snubber电路参数计算RCd-snubber电路是一种常见的电路配置,用于减少开关电路中开关元件(如继电器、晶体管等)的开关过程中产生的电压尖峰和电流尖峰。

这些尖峰可能会对电路中的其他元件造成损害,因此使用RCd-snubber电路来保护开关元件和其他元件是非常重要的。

RCd-snubber电路由一个电阻(R)和一个电容(C)组成,它们串联连接在开关元件的并联电路中。

当开关元件关闭时,电容开始充电,电流通过电阻和电容。

这样,电容在充电过程中会吸收掉电压尖峰,减少电路中的噪声和干扰。

在RCd-snubber电路中,电阻和电容的数值是非常重要的。

电阻的数值决定了电流的大小,而电容的数值则决定了电容的存储能力。

如果电阻和电容的数值选取不当,可能会导致电容无法充电或充电速度过慢,从而无法有效地减少电压尖峰。

为了选择合适的电阻和电容数值,需要根据开关元件的特性和电路的工作条件进行计算和分析。

这涉及到一些复杂的公式和计算过程,但是在本文中,我们将避免使用数学公式和计算公式,以便更好地理解RCd-snubber电路的工作原理。

在实际的电路设计中,工程师通常会根据经验和实验来选择合适的电阻和电容数值。

他们会根据电路的特性和设计要求来调整电阻和电容的数值,以使得RCd-snubber电路能够有效地减少电压尖峰,并保护电路中的其他元件。

RCd-snubber电路是一种重要的电路配置,用于保护开关元件和其他元件免受电压尖峰和电流尖峰的损害。

正确选择电阻和电容的数值对于RCd-snubber电路的性能非常关键。

工程师通常会根据经验和实验来选择合适的数值,以确保RCd-snubber电路能够正常工作并发挥最佳的保护效果。

snubber电路阻容计算

snubber电路阻容计算

snubber电路阻容计算Snubber电路阻容计算Snubber电路是一种常见的电路保护装置,用于降低电压或电流的峰值,减小开关元件的压力,提高电路的稳定性和可靠性。

其中,阻容是Snubber电路的重要组成部分,用于限制电压或电流的变化速率,起到消除峰值的作用。

本文将介绍Snubber电路阻容的计算方法及其应用。

我们需要了解Snubber电路的工作原理。

Snubber电路一般由电容器和阻性元件(如电阻、电感等)组成。

在工作过程中,当电路中的开关元件(如晶体管、继电器等)切断电流或关断开关时,电路中会产生高峰值的电压或电流。

这些高峰值会对开关元件造成压力,可能导致元件的损坏。

Snubber电路的作用就是通过合理设计的阻容组合,消除这些高峰值,保护开关元件。

对于Snubber电路阻容的计算,一般有两种常见的方法:经验法和计算法。

经验法是根据工程经验和实际测试结果得出的一种近似计算方法。

一般情况下,经验法适用于小功率电路或者对精度要求不高的场合。

具体计算方法是通过试验确定一个合适的电容值,然后根据实际电路参数进行调整。

计算法是根据电路参数和设计要求进行精确计算的方法。

这种方法适用于对电路精度要求较高的场合。

具体计算方法如下:1. 首先,根据电路参数确定所需的阻容值。

一般来说,阻容的选择取决于电路中的元件参数和工作频率。

对于电容值的选择,一般应使其满足以下条件:能够满足电压或电流的变化速率要求,但又不至于过大导致电路效率低下或成本过高。

对于电阻值的选择,一般应使其满足以下条件:能够限制电容器的充放电过程,使电容器能够自然消耗能量,避免电容器过载。

2. 然后,根据所需的阻容值,计算电容器和电阻器的具体数值。

具体计算方法如下:- 对于电容值的计算,可以根据公式C = I * dt / dV,其中C为电容值,I为电流的变化量,dt为变化时间,dV为电压的变化量。

这个公式可以根据具体的电路参数进行调整和计算。

RC缓冲电路snubber设计原理教学内容

RC缓冲电路snubber设计原理教学内容

R C缓冲电路s n u b b e r设计原理RC缓冲电路snubber设计原理RC 缓冲 snubber 设计Snubber 用在开关之间,图 4 显示了 RC snubber 的结构图,用 RC 电路可以降低管子的峰值电压及关断损耗和降低电流振铃现象。

我们可以轻松选择一个snubber Rs , Cs 网络,但是我们需要优化设计以达到更好的缓冲效果快速 snubber 设计,为了达到 Cs 〉 Cp ,一个比较好的选择是 Cs 选择两倍大小的 Cp ,也就是两倍大小的开关管寄生电容及估算出来的 LAYOUT 布板电容,对于 Rs ,我们选择的标准是 Rs=Eo/Io ,这表示通过电流流向 Rs 的所产生的电压不能比输出电压还大。

消耗在 Rs 上的电压大小我们可以通过储存在Cs 上的能量来估计。

下式表示了储存在电容上的能量。

当电容 Cs 充放电的过程中,能量在电阻 Rs 上消耗,而这个过程中在一个给定的开关频率下平均的功率损耗如下所得:因为振铃的发生,实际的功耗比上式要稍微大一些。

如下将用实例来演示一遍以上的简化设计步骤,现在用 IRF740 ,额定工作电流时 Io=5A , Eo=160V , IRF740 的 Coss=170pF ,布板寄生电容大概40pF ,两倍 Cp 值大概 420pF 左右,我们选择一个 500V 的 mike snubber 电容,标准的容值有 390 和 470pF ,我们选择比价接近的 390pF ,Rs=Eo/Io=32W ,开关频率 fs 设为 100kHz 的话, Pdiss 大概为 1W 左右,选择一个寄生电感非常小的 2 W 的碳膜电阻作为 Rs 。

如果这种简化而实际有效的设计方法还不能有效减小峰值电压,那么我们可以增加 Cs ,或则使用如下的优化设计方法。

优化的 RC 滤波器设计在一些情况下必须降低峰值电压及功率损耗很严重,我们可以借鉴以下的优化snubber 设计方法,以下是 W.McMurray 博士在一篇文章提出的经典的Rcsnubber 优化设计方法,如下讨论其精粹的设计步骤。

半桥逆变snubbber电路

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、RC SNUBBER(如图1)图12、RCD SNUBBER(如图2)图23、变形的RCD SNUBBER电路(CLAMPING电路,如图3)图3二、SNUBBER电路的工作过程(以RCD SNUBBER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U CS1=0,U CS2=2*V BUS(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,U CE1升高,随之D S1开通,一部分电流转移到C S1成为C S1的充电电流,Q1上电流减小,C S2经R S2、R LOAD进行放电(如图5)。

图53、Q1完全关断(恢复阻断能力)后,U CE1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导通,C S1继续过充电,C S2继续放电(如图6)。

图64、C S1仍然过充电,D2开始续流,负载电流I由正桥臂向负桥臂换流,C S2放电(如图7)。

图75、D2完全续流,C S1放电,C S1上过充的能量一部分消耗在R S1上,另一部分反馈到+BUS(如图8)。

图86、C S1放电完毕,U CE1=2*V BUS,U CS2=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C S1、R S1、Q1构成C S1的放电回路,Q1、D S2、C S2构成C S2的充电回路(图10)。

RC缓冲电路snubber设计基本知识

RC缓冲电路snubber设计原理RC 缓冲snubber 设计Snubber 用在开关之间,图4 显示了RC snubber 的结构图,用RC 电路可以降低管子的峰值电压及关断损耗和降低电流振铃现象。

我们可以轻松选择一个snubber Rs ,Cs 网络,但是我们需要优化设计以达到更好的缓冲效果快速snubber 设计,为了达到Cs 〉Cp ,一个比较好的选择是Cs 选择两倍大小的Cp ,也就是两倍大小的开关管寄生电容及估算出来的LAYOUT 布板电容,对于Rs ,我们选择的标准是Rs=Eo/Io ,这表示通过电流流向Rs 的所产生的电压不能比输出电压还大。

消耗在Rs 上的电压大小我们可以通过储存在Cs 上的能量来估计。

下式表示了储存在电容上的能量。

当电容Cs 充放电的过程中,能量在电阻Rs 上消耗,而这个过程中在一个给定的开关频率下平均的功率损耗如下所得:因为振铃的发生,实际的功耗比上式要稍微大一些。

如下将用实例来演示一遍以上的简化设计步骤,现在用IRF740 ,额定工作电流时Io=5A ,Eo=160V ,IRF740 的Coss=170pF ,布板寄生电容大概40pF ,两倍Cp 值大概420pF 左右,我们选择一个500V 的mike snubber 电容,标准的容值有390 和470pF ,我们选择比价接近的390pF ,Rs=Eo/Io=32W ,开关频率fs 设为100kHz 的话,Pdiss 大概为1W 左右,选择一个寄生电感非常小的2 W 的碳膜电阻作为Rs 。

如果这种简化而实际有效的设计方法还不能有效减小峰值电压,那么我们可以增加Cs ,或则使用如下的优化设计方法。

优化的RC 滤波器设计在一些情况下必须降低峰值电压及功率损耗很严重,我们可以借鉴以下的优化snubber 设计方法,以下是W.McMurray 博士在一篇文章提出的经典的Rcsnubber 优化设计方法,如下讨论其精粹的设计步骤。

半桥逆变snubbber电路讲解

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、RC SNUBBER(如图1)图12、RCD SNUBBER(如图2)图23、变形的RCD SNUBBER电路(CLAMPING电路,如图3)图3二、SNUBBER电路的工作过程(以RCD SNUBBER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U CS1=0,U CS2=2*V BUS(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,U CE1升高,随之D S1开通,一部分电流转移到C S1成为C S1的充电电流,Q1上电流减小,C S2经R S2、R LOAD进行放电(如图5)。

图53、Q1完全关断(恢复阻断能力)后,U CE1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导通,C S1继续过充电,C S2继续放电(如图6)。

图64、C S1仍然过充电,D2开始续流,负载电流I由正桥臂向负桥臂换流,C S2放电(如图7)。

图75、D2完全续流,C S1放电,C S1上过充的能量一部分消耗在R S1上,另一部分反馈到+BUS(如图8)。

图86、C S1放电完毕,U CE1=2*V BUS,U CS2=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C S1、R S1、Q1构成C S1的放电回路,Q1、D S2、C S2构成C S2的充电回路(图10)。

snubber

snubberSnubber Circuit2008-12-08 09:56缓冲电路(Snubber Circuit)又称为吸收电路。

其中的电阻和电容分别称为缓冲电阻(snubber resistence)和缓冲电容(Snubber capacitance)。

其作用是抑制电力电子器件的内因过电压、du/dt或者过电流di/dt,减小器件的开关损耗。

缓冲电路可分为关断缓冲电路和开通缓冲电路。

关断缓冲电路又称为du/dt 抑制电路,用于吸收器件的关断过电压和换相过电压,抑制du/dt,减小关断损耗。

开通缓冲电路又称为di/dt,用于抑制器件开通时的电流过冲和di/dt,减小器件的开通损耗。

可将关断缓冲电路和开通缓冲电路结合在一起,称其为复合缓冲电路。

还可以用另外的分类方法:缓冲电路中储能元件的能量如果消耗在其吸收电阻上,则称其为耗能式缓冲电路;如果缓冲电路能将其储能元件的能量回馈给负载或电源,则称其为馈能式缓冲电路,或称为无损吸收电路。

SnubberFrom Wikipedia, the free encyclopediaElectrical systemsSnubbers are frequently used in electrical systems with an inductive load where the sudden interruption of current flow would lead to a sharp rise in voltage across the device creating the interruption. This sharp rise in voltage might lead to a transient or permanent failure of the controlling device. A spark is likely to be generated (arcing) and to cause electromagnetic interference. The snubber prevents this undesired voltage by conducting transient current around the device.[edit] RC snubbersRC snubbersA simple snubber comprising a small resistor (R) in serieswith a small capacitor (C) is often used. This combination can be used to suppress (抑制) the rapid(快速) rise in voltage across a thyristor, preventing the erroneous turn-on of the thyristor; it does this by limiting the rate of rise in voltage (dV/dt) across the thyristor to a value which will nottrigger it. Snubbers are also often used to prevent arcing across the contacts of relays and switches and the electrical interference and welding/sticking of the contacts that can occur. Anappropriately-designed RC snubber can be used with either dc or ac loads. This sort of snubber is commonly used with inductive loads such as electric motors. The voltage across a capacitor cannot change instantaneously, so a decreasing transient current will flow through it for a small fraction of a second, allowing the voltage across the switch to increase more slowly when the switch is opened. While the values can be optimised for the application, a 100 ohm resistor in series with a 100 nanofarad capacitor of appropriate voltage rating is usually effective. This type of snubber is often manufactured as a single component.[edit] Diode snubbersMain article: flyback diodeWhen the current flowing is DC, a simple rectifier diode is often employed as another form of snubber. The snubber diode is wired in parallel with an inductive load (such as a relay coil or electric motor). The diode is installed so that it does not conduct under normal conditions. When current to the inductive load is rapidly interrupted, a large voltage spike would be produced in the reverse direction (as the inductor attempts to keep current flowing in the circuit). This spike is known as an "inductive kick".Placing the snubber diode in inverse parallel with the inductive load allows the current from the inductor to flow through the diode rather than through the switching element, dissipating the energy stored in the inductive load over the series resistance of the inductor and the (usually much smaller) resistance of the diode (over-voltage protection). One disadvantage of simple rectifier diode used as a snubber is that the diode allows current to continue flowing, which may cause the relay to remain actuated for slightly longer; some circuit designs must account for this delay in the dropping-out of the relay.[edit] More-sophisticated solid-state snubbersIn some dc circuits, a varistor or two inverse-series Zener diodes (collectively called a transorb) may be used instead of the simple diode. Because these devices dissipate significant power, the relay may drop-out faster than it would with a simple rectifier diode. An advantage to using a transorb over just one diode however, is that it will protect against both over and under voltage if connected to ground, forcing the voltageto stay between the confines of the breakdown voltages of the Zener diodes. Just one Zener diode connected to ground will only protect against positive transients.In ac circuits a rectifier diode snubber cannot be used; if a simple RC snubber is not adequate a more complex bidirectional snubber design must be used.。

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上图的snubber电路PHASE点波形(黄色)容值1000pF,电阻2.2欧姆。和没有snubber电路的PHASE点波形(白色)的比较。显然振荡减小了,可是电压尖峰去除的效果不好。所以我们将电容增大。
上图PHASE点波形(黄色)容值2000pF,电阻2.2欧姆。和没有snubber电路的PHASE点波形(白色)的比较。和上图比较电压尖峰去除的效果好了一些。再增大电容。
Snubber器件的选取。
首先是电容,snubber电容的作用是为L-MOS等效电容分流而不产生大的过压,所以选取的容值要大于等效电容。但是它使得PHASE点电压等于输入电压时需要更多的能量,所以太大会降低电源的转换效率。这里需要折中考虑。
下面是EC4-1811上1.8V的BUCK电路snubber电路的实验。如图所示。
上图PHASE点波形(黄色)容值3000pF,电阻2.2欧姆。和没有snubber电路的PHASE点波形(白色)的比较。和上图比较电压尖峰去除的效果又好了一些。再增大电容。
上图PHASE点波形(黄色)容值4000pF,电阻2.2欧姆。和没有snubber电路的PHASE点波形(白色)的比较。和所以上图比较电压尖峰去除的效果最好。波形较理想。
综上所述,电压尖峰是由于寄生电感不能瞬变的电流给L-MOS等效电容充电造成的。而振荡是由于电感和电容的谐振造成的。实际电路中多余的能量大部分是由L-MOS的内阻消耗的。这部分多余的能量等于PHASE点电压为5V时,电流在电感中对应的电磁能。由于等效电容很小,所以多余能量(电荷)能够在电容两端造成较大的电压。所以减小电压尖峰的方法是减小流入等效电容的电荷数量。对于振荡则可以选择阻尼电阻一方面减少振荡次数,一方面减小L-MOS的消耗能量。
解释上面的问题,可以看一下这里用的MOS管封装便可知道。
在电容总结里讲过,寄生电感主要分布在引脚和走线上。在电源线路的PCB走线是又宽又短的,所以这里的寄生电感主要来源于引脚封装。MOS管的漏极宽大的设计就是为了能够减小寄生电感(当然也可以利于散热),而源极寄生电感在正向导通时不会对MOS管的等效电容造成威胁。
电压源是一个上升沿模仿H-MOS导通的动作。电容模仿L-MOS的等效电容大概有500pF。
电感模仿电路上的寄生电感。电阻模仿线路上的等效电阻。仿真波形如下。红色为PHASE点电压,黄色为PHASE点电流,绿色为输入电压。
和实际没有snubber电路的PHASE点波形比较。可以发现两者在波形特征是很相似的。所以可以基本认为,设想的模型是能说明问题的。
因此设计出了snubber电路。如图所示。
RC-snubber电路从两个方面去解决电压尖峰的问题。1、对PHASE点电压等于输入电压时的电感电流分流,这样使得流入L-MOS等效电容的电流大大减小。而snubber电容的容值选取较大,吸收了多余的能量后产生的电压不会太大。这样使得PHASE点的电压尖峰减小。2、RC中的电阻起到阻尼作用,将谐振能量以热能消耗掉。仿真结果如下
snubber电路总结
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电阻的ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ法
一、RC-SNUBBER电路
Snubber电路中文为吸收电路。公司的板子上,其最常应用场合如下图所示。
为了便于说明问题,将上图简化。
红色为PHASE点电压,黄色为PHASE点电流,绿色为输入电压。天蓝色为snubber分流的电流。
所以RC-snubber电路的好处有:1、增强phase点的信号完整性。2、保护L-MOS提高系统可靠性。3、改善EMI。坏处:1、PHASE点电压等于输入电压时需要更多的能量,所以在每次开关时都要消耗更多的能量,降低了电源转换效率。2、RC选取不好就会起反作用。
时间段3(B~C):当寄生电感中的电流减小到0时,L-MOS的等效电容刚好充电到最多的电荷形成PHASE点的电压极大值。此时PHASE点的电压大于输入电压,则电容开始放电PHASE点电压开始减小,电感的电流反向开始增大。
时间段4(C~D):当PHASE点电压减小到5V时,电感两端的电压有反向了,电流(标量)开始减小,电容中的点放完,但由于电感中的电流还存在,电容被反向充电。PHASE点电压继续下降。
造成电压尖峰及其危害的原因是什么呢?为了更严谨更准确说明电路的工作情况设想模型如下。
上图分别是电路中寄生电感和MOS管极间等效电容的示意图。简化之后如下图。
上图虚线框内的是PHASE后的线路,由于有储能大电感的存在,瞬时变化的电流I不能通过进入虚线框内。所以对瞬时(高频)电压电流而言,其路径只能是通过L-MOS。为了验证这种设想的真实性,本文建立仿真模型进行验证。
实际的没有snubber的电路中各点的波形如下图所示。
从上图的波形即客观现象表明在PHASE点会出现电压尖峰。这种尖峰会对L-MOS造成威胁,根据电源组同事的观察,有些板子的L-MOS经常烧坏或寿命大幅缩短,就是PHASE点电压尖峰造成的。实际测量没有SNUBBER的PHASE点波形如图所示(上图红圈内的波形放大)。
Snubber电路的位置选择。大家都知道snubber电路的摆放应该靠近PHASE点。但是有一个细节很有意思。看下图。
图中的寄生电感共4个,给L-MOS造成影响的是上面3个,snubber电路接在PHASE点上。现在有两个问题1、H-MOS管的等效电容也应该有相似的电压尖峰效应怎么办?2、snubber电路无法保护第三个寄生电感的造成的过压,可是为什么实际上的吸收效果却很好?
分析产生电压尖峰的原因。将上图放大。得下图。红色为PHASE点电压,黄色为PHASE点电流,绿色为输入电压。
时间段1(30ns~A):H-MOS管导通,5V电压输入。寄生电感中的电流以正弦波的形式增大。同时这个增大的电流给L-MOS的等效电容充电,使得PHASE点的电压上升。
时间段2(A~B):当PHASE点电压达到5V时,则寄生电感两端的电压开始反向。但寄生电感中的电流不能瞬变,而是以正弦波的形式减小。这时这个减小的电流也在给L-MOS的等效电容充电,使得PHASE点的电压继续上升。
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