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整流桥漏极钳位保护线路的设计
来源:市场新闻
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时间:03-29
对反激式开关电源而言,每当功率开关管(MOSFET)由导通变为截止时,在开关电源的1次绕组上便会出现尖峰电压和感应电压。当中的尖峰电压是因为高频变压器存有漏感(即漏磁出现的自感)而生成的,它与直流高压UI和感应电压UOR叠加在MOSFET的漏极上,非常容易毁坏MOSFET。对此,务必在增加漏极钳位保护线路,对尖峰电压进行钳位或吸收。
1)漏极上各电压参数的电位分布
下面解析输入直流电压的最大值UImax、1次绕组的感应电压UOR、钳位电压UB与UBM、最大漏极电压UDmax、漏一源击穿电压U(BR)DS这6个电压参数的电位分布情形,使读者能有1个定量的概念。对于TOPSwitch—XX系列单片开关电源,其功率开关管的漏一源击穿电压U(BR)DS≥700V,现取下限值700V。感应电压UOR=135V(典型值)。本来钳位二极管的钳位电压UB只需取135V,就可以将叠加在UOR上由漏感导致的尖峰电压吸收掉,实际却不然。手册中给出UB参数值仅表明运行在常温、小电流情形下的数值。事实上钳位二极管(即瞬态电压抑制器TVS)还具备正方向温度系数,它在高温、大电流条件下的钳位电压UBM要远高于UB。实验说明,两者存有以下关系:
这说明UBM大约比UB高40%。为避免钳位二极管对1次侧感应电压UOR也起着钳位作用,所选用的TVS钳位电压应根据下式计算:
另外,还须考虑到与钳位二极管相串连的阻塞二极管VD的影响。VD通常选用快恢复或超快恢复二极管,其特性是反向恢复时间(trr)很短。但VDl在从反方向截止到正向导通过程中还存有着正方向恢复时间(tfr),还需留有20V的电压余量。
考虑到以上因素后,测算TOPSwitch一最大漏一源极电压的经验公式应当为:
TOPSwitch—XX系列单片开关电源在230V交流固定输入时,MOSFET的漏极上各电压参数的电位分布如下图3所显示,占空比D≈26%。这时u=230V±35V,即umax=265V,UImax=umax≈375V,UOR=135V,UB=1.5UOR≈200V,UBM=1.4UB=280V,UDmax=675V,最后再留有25V的电压余量,所以U(BR)DS=700V。实际上U(BR)DS也具有正方向温度系数,当环境温度升高时U(BR)DS也会升高,以上设计就为芯片耐压值提供了额外的裕量。
上述便是西班牙CATELEC介绍整流桥漏极钳位保护线路的设计,西班牙CATELEC提供整流桥模块、晶闸管模块、二极管模块等半导体模块,绝缘式功率模块、功率组件、分立式功率半导体在内的众多功率电子产品是现CATELEC模块的主营项目。近期CATELEC产品将部分模块改进为以铜底板安装、增加厚度、增大了模块的散热接触点、大大提高了模块的使用寿命与性能。
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