開關(guān)電源尖峰產(chǎn)生原因及如何抑制？-KIA MOS管

開關(guān)電源尖峰干擾及其抑制

開關(guān)電源尖峰抑制-濾波電路

為減小電源尖峰干擾需要在電源進(jìn)線端和電源輸出線端分別加入濾波電路。

電源進(jìn)線端濾波器在電源進(jìn)線端通常采用如圖1所示電路。該電路對(duì)共模和差模紋波干擾均有較好抑制作用。

圖中各元器件的作用：

(1) L1L2C1用于濾除差模干擾信號(hào)。

L1L2磁芯面積不宜太小，以免飽和。電感量幾毫亨至幾十事亨。C1為電源跨接電容，又稱X電容。用陶瓷電容或聚脂薄膜電容效果更好。電容量取0.22μF~0.47μF。

(2)L3,L4,C2,C3用于濾除共模干擾信號(hào)。

L3, L4要求圈數(shù)相同，一般取10, 電感量2mH左右。C2，C3為旁路電容，又稱Y電容。電容量要求2200PF左右。電容量過大。影響設(shè)備的絕緣性能。

在同一磁芯上繞兩個(gè)匝數(shù)相等的線圈。電源往返電流在磁芯中產(chǎn)生大小相等、方向相反的磁通。故對(duì)差模信號(hào)電感L3、L4不起作用(見圖2)，但對(duì)于相線與地線間共模信號(hào)，呈現(xiàn)為一個(gè)大電感。其等效電路如圖3所示。

由等效電路知:

表明，對(duì)共模信號(hào)Ug而言，共模電感呈現(xiàn)很大的阻抗。

開關(guān)電源尖峰抑制-輸出端濾波器

輸出端濾波器大都采用LC濾波電路。其元件選擇一般資料中均有。 為進(jìn)一步降低紋波，需加入二次LC濾波電路。LC濾波電路中L值不宜過大，以免引起自激，電感線圈一般以1~2匝為宜。

電容宜采用多只并聯(lián)的方法，以降低等效串聯(lián)電阻。同時(shí)采樣回路中要加入RC前饋采樣網(wǎng)絡(luò)。

如果加入濾波器后，效果仍不理想，則要詳細(xì)檢查公共地線的長(zhǎng)度、線徑是否合適。因?yàn)榈鼐€分布電感對(duì)抑制紋波極為不利。

導(dǎo)線長(zhǎng)度I，線徑d與其電感量的關(guān)系為: L(μH)=0.002I[In(4I/d)-1](2)

開關(guān)電源尖峰抑制:二極管反向恢復(fù)時(shí)間引起之尖峰及其抑制

以單端反激電源為例(見圖4)

Us為方波,幅值為Um。功率管v截止時(shí)，VD1導(dǎo)通，而VD2截止。但當(dāng)v導(dǎo)通時(shí)，Us極性反轉(zhuǎn)。VD2 導(dǎo)通,由于二極管之反向恢復(fù)特性，VD1不能立即截止，而是VD1, VD2同時(shí)導(dǎo)通。從而激起一個(gè)很大的電流尖峰。

(1) VD1反向恢復(fù)前期等效電路如圖5所示。圖中: RO為次級(jí)繞線電阻,引線電阻及二極管導(dǎo)通電阻之和;L0為變壓器漏感和引線電感之和。

由等效電路可得:

i=Um/R0[1-e- (RO/L0)t](3)

假定R0=0.235Ω, L0=0.13μHUm=23V,而電流在0.3μs內(nèi)達(dá)到Im, 則可求出Im=41A。如此大的電流尖峰,若不加以抑制勢(shì)必?fù)p壞器件。

(2) VD1在反向恢復(fù)后期，接近關(guān)斷狀態(tài)，等效為一個(gè)結(jié)電容CD1:

由圖6知,CD1兩端電壓UC (t)為:

從以上各式看出，UC (t)是在Um基礎(chǔ)上疊加一個(gè)Uoe-atsin(ωt+θ)的正弦衰減振蕩。在VD1兩端激起一個(gè)電壓尖峰。

(3)由以上分析可看出,在反向恢復(fù)期間，由于二極管的反向恢復(fù)特性，二極管的電流不能突變。此效應(yīng)與一個(gè)電感等效。為了抑制二極管尖峰，需在二極管兩端并聯(lián)電容C或RC緩沖網(wǎng)絡(luò)。

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