RC缓冲电路snubber设计原理

1、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CsCp , 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，对丁 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

2、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。TTC花Up =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 ,

3、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。(a)i(b)优一3I 一= : 03 >|T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：Zo = (Lp/C5)l：X =您皿初始电流因子Xl =

4、L I7C.E；初始能量Lp/最终能量c&s= P'2Zn-i0抑制因子E.=峰值电压E./E = 1a归一化电压_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 ( zaR 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

5、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 /Eo4. 从图形中得到z和c对给定的z , c计算R s和C s100UJ、L 山O6CQ一一。> 、aod PON 一QEONDamping Factor °10.0WE。(3=山)Initial Current Factor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=

6、 8，我们可以用下式来计算 Rs和Cs :Rt = 6114Q、J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将小丁计算值，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丁 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LpEo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：1.2Time (ps)通常Ctest大约是开关电容的两倍。RC snubber网络在小中