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高手支招:磁珠RCsubber电路的计算技巧
从事开关电源设计的朋友肯定对RC subber电路比较熟悉。对于RC电路,在不同的情况下,有一些参数是需要灵活选取的,比如当变压器的漏感增大时,或者输出波纹比较高的时候,我们都需要RC电路的帮忙来吸收掉电路上的尖峰电压。但是很多工程师却不知道如何对这些参数进行选取,而是凭借经验尝试,这样既浪费时间又不一定能够达到想要的效果。
本篇文章就将分享有关RC电路参数选择的经验,希望能对大家有所帮助。
无磁珠的RC吸收设计
要解决问题,首先要找到问题的根源。
次级整流的振荡,主要是LC谐振。L包括变压器次级漏感,布线电感,电容ESL,元件引脚电感等;C包括整流管的结电容,分布电容,变压器绕组杂散电容等。
知道了是LC谐振,那么自然就会想到欠阻尼、临界阻尼、过阻尼。要想达到比较理想的吸收效果,我们就要找到振荡的特征阻抗,然后使并联的R与之相等就好了,即R=√(L/C)。
找到了解决方案,下一步就是计算R。
那么问题来了,L和C究竟是多少呢。就像前面提到的,LC的值是无法准确得到的,怎么办呢?无法理论计算得到LC的值,那就实际测量。
至于测量方法我们从LC谐振入手:
1、测出未加RC时的谐振频率f1。
图1
显然:f1=1/2π√LC……①
整流管上并联一个已知容量的小电容C1,注意此电容不易过大,测出谐振频率f2。
图2
显然有:f2=1/2π√L(C+C1)……②
f1,f2测量已知,C1已知,L,C未知,两个未知数,两个方程,显然联立①②式便可求出L和C。求出L和C后,即可带入1中的式子求出R1=√(L/C)。
得到了R1以后,是否可以直接并上R1呢?
[p]显然是不可取的,因为R1构成了直流通路。我们之所以采用RC吸收,是因为其可以起到两个作用:一、阻尼振荡,R起作用;二、吸收电压尖峰,这就需要C,而且需要C来隔断R的直流回路。所以我们还需要选取C。并上去的C我们定义为C2,由振荡波形可知,我们选取R1C2=0.5T1即可,T1为f1的导数。
至此,我们又求出了需要并联的电容C2.
根据计算的元件值实测吸收效果,再进一步微调。注意此C2不易过大,否则每周期充放电会影响到整机效率的。
图3
以上是无磁珠情况的RC取值方法。这种方法避免了盲目的试换方案,吸收效果比较理想。实测波形很早以前有测过,在公司电脑,资料比较多,懒的翻出来了,这里就不再上传实测波形对比了。
有些时候还需要在整流管上套磁珠,比如CCM模式,整流管反向恢复电流比较大,比如EMC整改。加入了磁珠以后如何选取RC值呢?磁珠又该如何选取呢?
图4
首先我们要知道整流管的反向恢复时间Trr,这个差对应的规格书即可得知;其次我们想把二极管反向恢复电流抑制在什么范围内,假设为Isp。
计算所需磁珠值
我们知道二极管反向恢复时间,磁珠两端电压V=Vin*Ns/Np+Vo……①
又有V=Ldi/dt可知:L=V*Trr/Isp……②
由①②即可求出磁珠L
关于RC中的R1的选取,可以参考一中无磁珠RC元件选取的方法求出,不再赘述。
关于RC中C2的选取。由于磁珠的加入,电流不能突变,二极管正向导通的时候,如果没有RC缓冲提供回路的话,将会有电压尖峰。所以,我们要在磁珠中电流慢慢增大期间提供一条电流回路,那就是R1C2。RC电路的时间常数R1C2通常选取Trr就可以了,因为此时磁珠已饱和,无电流限制作用了。
即R1C2=Trr,至此我们又求出了C2的值,所以对于有磁珠的RC计算也结束了。
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