文档介绍：电力电子技术 Power Electronics 缓冲吸收电路学****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 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 v dc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。 v QV dcW issI dci QD I dc +V dc?+ v Q? mJ tIV dtiuw ff dc dc q tq diss f52/ 0????若开关频率为 20KH ,则三极管中的能耗为 100W 假定关断时间 t f= 微秒, I dc=50安, V dc=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 I123 1 v Q V dcI dci Q230 t ff 基本的关断缓冲电路 D I dc +V dc? CQ由于电容 C提供了第三条路径, Q关断时 V Q变化引起i Q下降。电容 C控制着 V Q从零上升到 V dc的上升率。当C足够大, i Q下降到零时, V Q只上升到 V dc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。 v Qi Q0t fI dcV dc 加入电容后的关断轨迹关断轨迹 V i123 例1:如何选择电容的值上图中的三极管电流在 t=t f时达到零,三极管两端的电压是?V dc 在t=0 与t=t f的过渡期间 V Q按平方规律变化。在关断过程中三极管总的能量损耗是: 2 0 0 1 ( ) (1 ) 12 f f t t diss Q Q v dc dc v dc dc f f f t t W v i dt V I dt V I t t t ? ?? ???? ? ??? ???? ???? ???? ?若选择 C S的值,使?= ,并假定 t f= 微秒, 则W diss = 焦尔。在t=0 与t=t f间电容器的电流是: tt IiIi f dc Qdc C???FV tItv tQC dc v f dc fQ fcs?? )( )(???电容所充的电荷是 t=0 与t=t f间内对电容电流的积分电容值为(根据电荷相等): 实际的关断缓冲电路电阻 R S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 D S的作用是在关断期旁路电阻。 D SI dc +V dc? R S 电阻必须足够小,以保证 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 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 v QV dcW issI dci Q D I dc +V dc?+ v Q?在i Q等于 I dc前, v Q必定维持为 V dc 当负载电流完全由二极管换到三极管后, D关断 v Q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 I321导通损耗计算与关断损耗相同。将 t f用t r来代替即可 1 v QV dcI dci Q23t rf0