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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。./我的待修改内容文件夹/source/www/RCD/1/缓冲电路设计教程二：RC 缓冲电路 snubber 设计原理,优学网.files/446db66f348a56b739374a69b905b447.gif 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。在以下讨论中我们需要如下表的定义：./我的待修改内容文件夹/source/www/RCD/1/缓冲电路设计教程二：RC 缓冲电路 snubber 设计原理,优学网.files/446db66f348a56b739374a69b905b447.gif./我的待修改内容文件夹/source/www/RCD/1/缓冲电路设计教程二：RC 缓冲电路 snubber 设计原理,优学网.files/d6af2fbbb26e4a9ff0859b7fd7bcbb9a.gif 在设计过程中 Io，Eo 和 Lp 需要事先知道，一个合理的峰值电压 E1 也是必须的，这直接用来决定 Rs 和 Cs 的大小，图 5 显示了 E1/E0 与 z 在不同的 c 下的关系，图中的一个关键点是我们在一个给定的 c(c a 1/Cs)下可以得到一个最优化的 z(z a R s)，这一值让我们得到最优的设计，最低的峰值电压。另外一个重要点是 Cs 的大小决定了峰值电压的大小，如果要得到一个更低的峰值电压，我们就必须提高 Cs 的大小，这也意味着我们峰值电压的减小意味着功率损耗的增大。对于一个如图 6 给定的图形来说，RC 缓冲器设计非常简单，如下是设计的主要步骤：1 决定 Io，Eo 和 Lp 大小。2 选择最大的峰值电压值 3 计算 E1/Eo 4 从图形中得到 z 和 c 对给定的 z，c 计算 R s 和 C s 如下是一个实际的例子，如果 Io=5A，Eo=300V，Lp=1uH，E1=400V，那么 E1/Eo=1.33，按照图 6 虚线和圆圈标示，c o=0.65，z o=8，我们可以用下式来计算 R s 和 C s：./我的待修改内容文件夹/source/www/RCD/1/缓冲电路设计教程二：RC 缓冲电路 snubber 设计原理,优学网.files/788c55876a97a5a32da384bdd88d6a3c.gif 选择标准的电容 C s=680pF，标准电阻 R s=62 Ohms 上图 5 和图 6 并没有考虑开关并联电容和暂态时间的影响，在通常情况下，理想的 Rs 将小于计算值，更为精确的优化设计需要 spice 的仿真。图 7 显示了使用 IRF840 的 Rs 优化设计，理想的设计值为 Rs=51W，E1=363V。Rs=39 和 62W，E1 将更大，因为并联在开关管上电容影响，最终的峰值电压将小于 400V，如果 E1 允许超过 400V，那么 Cs 的值还可以减小，这样可以降低损耗。决定 Lp Eo 和 Io 直接从电路中得到，E1 的值是在开关的额定工作电压即功率元件降额上取得平衡。我们必须选择最大的峰值电压来取，所有这些等式都简单明了，但是 Lp 是由 LAYOUT 的电路特性决定，不容易计算得到，我们可以通过测量一个振铃周期 T1，在加上并在开关管上的测试电容 Ctest 和重新测试的周期 T2，Lp 可以用下式计算得到：通常 Ctest 大约是开关电容的两倍。RC snubber 网络在小中功率电源应用中非常有用，但是在上千功率段，snubber 上的损耗过大，我们就需要考虑其他形式的拓扑结构，RC 滤波器也可以在高功率下作为一个备用方案来选择，主要用来抑制高频振铃，而伴随的能量不是很高的情况。