第1章_缓冲与吸收电路.pptVIP

* 关断过程不变，导通过程有变化。 * 1：导通中开关电流小于负载电流，D继续导通，C上电压保持不变。2：电感恒压充磁。3：电感电流等于负载电流后，续流管关断，这时电容放电LC振荡。4：电容反振。关断时 * DS, RS的作用是当Q由通到断时,由于L中的初值为零,它给IDC提供连续的通道.否则LS中的电流跳变。 西南交通大学 电力电子技术Power Electronics缓冲吸收电路 学习目的 1）由于电路的结构，开关损耗总是存在的 2）在高频运行时开关损耗很大，必须重视 3）减小开关损耗的基本方法 4）本章内容是广义的 5）是“软开关”概念的基础 6）应用的基础 内容在参考教材中（元件、软开关章节） 缓冲电路作用： 1）将电压与电流的值保持在安全工作区(SOA)内 2）确保器件的电压/电流变化率足够低，以保证 器件能正确和可靠工作 3）限制器件在开关时的功率损耗 4）消除二极管的正向电压恢复与反向电流恢复的影响 二次击穿限制 电流限制 功率限制 电压限制 V I 第1节　关断缓冲电路 1.1关断损耗与SOA 假定相关的波形从初值到终值作直线变化 当三极管关断时，其典型的电压、电流波形如图 注意到只有当三极管两端的电压达到vdc时，二极管D的反压才能解除。而D导通后，三极管Q中的电流才会改变。 vQ Vdc Wiss Idc iQ D Idc + Vdc ? + vQ ? 若开关频率为20KH，则三极管中的能耗为100W 假定关断时间tf=0.5微秒，Idc=50安，Vdc=400伏 每个关断过程的能量损失是： 迭加在三极管的SOA中的关断轨迹图 V I 1 2 3 1 vQ Vdc Idc iQ 2 3 0 tff 1.2 基本的关断缓冲电路 D Idc + Vdc ? C Q 由于电容C提供了第三条路径，Q关断时VQ变化引起iQ下降。电容C控制着VQ从零上升到Vdc的上升率。当C足够大，iQ下降到零时，VQ只上升到Vdc的很小的一部分。结果三极管的功耗比无C的情况要小得多。 vQ iQ 0 tf Idc Vdc 加入电容后的关断轨迹 关断轨迹 V i 1 2 3 例1：如何选择电容的值 上图中的三极管电流在t=tf时达到零，三极管两端的电压是?Vdc 在t=0与t=tf 的过渡期间VQ按平方规律变化。 在关断过程中三极管总的能量损耗是： 若选择CS的值，使?=0.2，并假定tf=0.33微秒，则Wdiss=0.12焦尔。 在t=0与t=tf间电容器的电流是： 电容所充的电荷是t=0与t=tf间内对电容电流的积分 电容值为： 1.3 实际的关断缓冲电路 电阻RS的作用是限制当三极管再次导通时电容的放电电流。 二极管DS的作用是在关断期旁路电阻。 DS Idc + Vdc ? RS 电阻必须足够小，以保证在Q在可能的最小导通时间内完全地放电；但同时它又应足够大以防止放电电流超过Q的额定值。 第2节　导通缓冲电路 2.1　导通损耗与SOA 假定相关的波形从初值到终值作直线变化 当三极管导通时，其典型的电压、电流波形如图 vQ Vdc Wiss Idc iQ D Idc + Vdc ? + vQ ? 在iQ等于Idc前，vQ必定维持为Vdc 当负载电流完全由二极管换到三极管后，D关断vQ下降到零。 导通期间三极管的电压与电流不为零，这将产生开通损耗和使开通轨迹超出SOA V I 3 2 1 导通损耗计算与关断损耗相同。将tf用tr来代替即可 1 vQ Vdc Idc iQ 2 3 trf 0 2.2 基本的导通缓冲电路 iQ vQ 0 tr Vdc Idc D Idc + Vdc ? LS Q 缓冲电感与三极管串联 当加入电感后，导通期间由于电感LS两端产生自感电压，三极管两端电压不再是Vdc。 由于LS中电流的上升率正比于1/LS，选择LS值可使vQ到零时三极管电流仅为Idc的一个分数值? 假定?=0.33，tr =0.1微秒，损耗为： 加入电感后的开通轨迹 1 2 3 iQ vQ 0 tr Vdc Idc 导通轨迹 V i 1 2 3 开通轨迹在SOA内 2.3 实际的导通缓冲电路 图中，三极管关断时电阻为电感电流提供了通道；二极管的作用是避免在导通期电阻导电。 电阻R应在三极管的断态使电感完全放电 D Idc + Vdc ? L Q 例2：确定开通缓冲电路中各元件的值 LS可由关系?=LsI求出。 在t=tr、iQ=?Idc时?可由电感电压的积分求出 式中：Vdc=400伏、Idc=50安、?i=0.33、tr=0.1微秒 第3节　组合导通／关断缓冲电路 要实现导通与关断缓冲两个功能，可以将单独的导通和关断缓冲电路组合起来 D Idc + Vdc ? L Q 第一