開關電源電磁兼容及RC吸收回路設計

開關管開通和關斷理論上都是瞬間完成的，但實際情況開關管關斷時刻下降的電流和上升的電壓有重疊時間，所以會有較大的關斷損耗。為了使IGBT關斷過程電壓能夠得到有效的抑制並減小關斷損耗，通常都需要給IGBT主電路設置關斷緩衝電路。通常情況下,在設計關於IGBT的緩衝電路時要綜合考慮從IGBT應用的主電路結構、器件容量以及要滿足主電路各種技術指標所要求的IGBT開通特性、關斷特性等因素。

選用RCD緩衝電路，結構如圖4-5所示。

對緩衝電路的要求：儘量減小主電路的電感；電容應採用低感吸收電容；二極體應選用快開通和快速恢復二極體，以免產生開通過電壓和反向恢復引起較大的振蕩過電壓。

3）緩衝二極體的選擇

選用快速恢復二極體ERA34-10，參數為0.1A/1000V/0.15us。

繼電器RC加吸收單元起到什麼作用？

接觸器和繼電器在斷電時，線圈釋放瞬間會產生一個浪湧脈衝，這個浪湧電壓對某些敏感電子裝置會有幹擾，造成電子裝置誤動作或故障，因此在接觸器和繼電器線圈並聯一個阻容吸收器來吸收這個脈衝。

一般安裝吸收單元的接觸器或繼電器都是因為在他的同一電路中存在敏感電子電路，這些電路對浪湧脈衝比較敏感，所以這類電路中的接觸器或繼電器才加裝吸收單元，吸收繼電器線圈釋放產生的脈衝和浪湧，避免電子電路的故障或誤動作.

RC吸收回路的作用，一是為了對感性器件在電流瞬變時的自感電動勢進行鉗位，二是抑制電路中因dV/dt對器件所引起的衝擊，在感性負載中，開關器件關斷的瞬間，如果此時感性負載的磁通不為零，根據愣次定律便會產生一個自感電動勢，對外界辭放磁場儲能，為簡單起見，一般都採用RC吸收回路，將這部份能量以熱能的方式消耗掉。

設計RC吸收回路參數，需要先確定磁場儲能的大小，這分幾種情況：

1、電機、繼電器等，它的勵磁電感與主迴路串聯，磁場儲能需要全部由RC迴路處理，開關器件關斷的瞬間，RC迴路的初始電流等於關斷前的工作電流；

2、工頻變壓器、正激變壓器，它的勵磁電感與主迴路並聯，勵磁電流遠小於工作電流。雖然磁場儲能也需要全部由RC迴路處理，但是開關器件關斷的瞬間，RC迴路的初始電流遠小於關斷前的工作電流。

3、反激變壓器，磁場儲能由兩部份辭放，其中大部份是通過互感向二次側提供能量，只有漏感部份要通過RC迴路處理，

以上三種情況，需要測量勵磁電感，互感及漏感值，再求得RC迴路的初始電流值。

R的取值，以開關所能承受的瞬時反壓，比初始電流值；此值過小則動態功耗過大，此值過大則達不到保護開關的作用；

RC吸收回路設計基礎

RC吸收回路的作用，一是為了對感性器件在電流瞬變時的自感電動勢進行鉗位，二是抑制電路中因dV/dt對器件所引起的衝擊，在感性負載中，開關器件關斷的瞬間，如果此時感性負載的磁通不為零，根據愣次定律便會產生一個自感電動勢，對外界辭放磁場儲能，為簡單起見，一般都採用RC吸收回路，將這部份能量以熱能的方式消耗掉。

設計RC吸收回路參數，需要先確定磁場儲能的大小，這分幾種情況：

1、電機、繼電器等，它的勵磁電感與主迴路串聯，磁場儲能需要全部由RC迴路處理，開關器件關斷的瞬間，RC迴路的初始電流等於關斷前的工作電流；2、工頻變壓器、正激變壓器，它的勵磁電感與主迴路並聯，勵磁電流遠小於工作電流。雖然磁場儲能也需要全部由RC迴路處理，但是開關器件關斷的瞬間，RC迴路的初始電流遠小於關斷前的工作電流。3、反激變壓器，磁場儲能由兩部份辭放，其中大部份是通過互感向二次側提供能量，只有漏感部份要通過RC迴路處理，

以上三種情況，需要測量勵磁電感，互感及漏感值，再求得RC迴路的初始電流值。

R的取值，以開關所能承受的瞬時反壓，比初始電流值；此值過小則動態功耗過大，引值過大則達不到保護開關的作用；

C的取值，則需要滿足在鉗位電平下能夠儲存磁能的一半，且滿足一定的dV/dt

開關電源的電磁兼容性設計(EMC設計)-減小幹擾源幹擾能量的緩衝電路

在開關控制電源的輸入部分加入緩衝電路（如圖示），其由線性阻抗穩定網絡組成，用於消除電力線幹擾、電快速瞬變、電湧、電壓高低變化和電力線諧波等潛在的幹擾。緩衝電路器件參數為D1為MUR460，R1=500Ω，C=6nF，L=36mH，R=150Ω。 

RCD吸收電路的設計

對於一位開關電源工程師來說，在一對或多對相互對立的條件面前做出選擇，那是常有的事。而我們今天討論的這個話題就是一對相互對立的條件。（即要限制主MOS管最大反峰，又要RCD吸收回路功耗最小）在討論前我們先做幾個假設，①    開關電源的工作頻率範圍:20~200KHZ；②    RCD中的二極體正嚮導通時間很短（一般為幾十納秒）；③    在調整RCD迴路前主變壓器和MOS管，輸出線路的參數已經完全確定。有了以上幾個假設我們就可以先進行計算：一﹑首先對MOS管的VD進行分段：ⅰ，輸入的直流電壓VDC；ⅱ，次級反射初級的VOR；ⅲ，主MOS管VD餘量VDS；ⅳ，RCD吸收有效電壓VRCD1。 二﹑對於以上主MOS管VD的幾部分進行計算：ⅰ，輸入的直流電壓VDC。在計算VDC時，是依最高輸入電壓值為準。如寬電壓應選擇AC265V，即DC375V。VDC＝VAC *√2ⅱ，次級反射初級的VOR。VOR是依在次級輸出最高電壓,整流二極體壓降最大時計算的，如輸出電壓為：5.0V±5%（依Vo =5.25V計算），二極體VF為0.525V（此值是在1N5822的資料中查找額定電流下VF值）．VOR＝(VF+Vo)*Np/Nsⅲ，主MOS管VD的餘量VDS．VDS是依MOS管VD的10%為最小值．如KA05H0165R的VD=650應選擇DC65V．VDC＝VD* 10%ⅳ，RCD吸收VRCD．MOS管的VD減去ⅰ，ⅲ三項就剩下VRCD的最大值。實際選取的VRCD應為最大值的90%（這裡主要是考慮到開關電源各個元件的分散性，溫度漂移和時間飄移等因素得影響）。VRCD＝(VD-VDC -VDS)*90%注意：① VRCD是計算出理論值，再通過實驗進行調整，使得實際值與理論值相吻合．② VRCD必須大於VOR的1.3倍．（如果小於1.3倍，則主MOS管的VD值選擇就太低了）③ MOS管VD應當小於VDC的2倍．（如果大於2倍，則主MOS管的VD值就過大了）④如果VRCD的實測值小於VOR的1.2倍，那麼RCD吸收回路就影響電源效率。⑤ VRCD是由VRCD1和VOR組成的ⅴ，RC時間常數τ確定．τ是依開關電源工作頻率而定的，一般選擇10~20個開關電源周期。三﹑試驗調整VRCD值首先假設一個RC參數，R=100K/RJ15, C=10nF/1KV。再上市電，應遵循先低壓後高壓，再由輕載到重載的原則。在試驗時應當嚴密注視RC元件上的電壓值，務必使VRCD小於計算值。如發現到達計算值，就應當立即斷電，待將R值減小後，重複以上試驗。（RC元件上的電壓值是用示波器觀察的，示波器的地接到輸入電解電容「＋」極的RC一點上，測試點接到RC另一點上）一個合適的RC值應當在最高輸入電壓，最重的電源負載下，VRCD的試驗值等於理論計算值。四﹑試驗中值得注意的現象輸入電網電壓越低VRCD就越高，負載越重VRCD也越高。那麼在最低輸入電壓，重負載時VRCD的試驗值如果大於以上理論計算的VRCD值，是否和（三）的內容相矛盾哪？一點都不矛盾，理論值是在最高輸入電壓時的計算結果，而現在是低輸入電壓。重負載是指開關電源可能達到的最大負載。主要是通過試驗測得開關電源的極限功率。五﹑RCD吸收電路中R值的功率選擇R的功率選擇是依實測VRCD的最大值，計算而得。實際選擇的功率應大於計算功率的兩倍。編後語：RCD吸收電路中的R值如果過小，就會降低開關電源的效率。然而，如果R值如果過大，MOS管就存在著被擊穿的危險。

RCD吸收電路的設計

在討論前我們先做幾個假設，①    開關電源的工作頻率範圍:20~200KHZ；②    RCD中的二極體正嚮導通時間很短（一般為幾十納秒）；③    在調整RCD迴路前主變壓器和MOS管，輸出線路的參數已經完全確定。有了以上幾個假設我們就可以先進行計算：一﹑首先對MOS管的VD進行分段：ⅰ，輸入的直流電壓VDC；ⅱ，次級反射初級的VOR；ⅲ，主MOS管VD餘量VDS；ⅳ，RCD吸收有效電壓VRCD1。 二﹑對於以上主MOS管VD的幾部分進行計算：ⅰ，輸入的直流電壓VDC。在計算VDC時，是依最高輸入電壓值為準。如寬電壓應選擇AC265V，即DC375V。VDC＝VAC *√2ⅱ，次級反射初級的VOR。VOR是依在次級輸出最高電壓,整流二極體壓降最大時計算的，如輸出電壓為：5.0V±5%（依Vo =5.25V計算），二極體VF為0.525V（此值是在1N5822的資料中查找額定電流下VF值）．VOR＝(VF+Vo)*Np/Nsⅲ，主MOS管VD的餘量VDS．VDS是依MOS管VD的10%為最小值．如KA05H0165R的VD=650應選擇DC65V．VDC＝VD* 10%ⅳ，RCD吸收VRCD．MOS管的VD減去ⅰ，ⅲ三項就剩下VRCD的最大值。實際選取的VRCD應為最大值的90%（這裡主要是考慮到開關電源各個元件的分散性，溫度漂移和時間飄移等因素得影響）。VRCD＝(VD-VDC -VDS)*90%注意：① VRCD是計算出理論值，再通過實驗進行調整，使得實際值與理論值相吻合．② VRCD必須大於VOR的1.3倍．（如果小於1.3倍，則主MOS管的VD值選擇就太低了）③ MOS管VD應當小於VDC的2倍．（如果大於2倍，則主MOS管的VD值就過大了）④如果VRCD的實測值小於VOR的1.2倍，那麼RCD吸收回路就影響電源效率。⑤ VRCD是由VRCD1和VOR組成的ⅴ，RC時間常數τ確定．τ是依開關電源工作頻率而定的，一般選擇10~20個開關電源周期。三﹑試驗調整VRCD值首先假設一個RC參數，R=100K/RJ15, C="10nF/1KV"。再上市電，應遵循先低壓後高壓，再由輕載到重載的原則。在試驗時應當嚴密注視RC元件上的電壓值，務必使VRCD小於計算值。如發現到達計算值，就應當立即斷電，待將R值減小後，重複以上試驗。（RC元件上的電壓值是用示波器觀察的，示波器的地接到輸入電解電容「＋」極的RC一點上，測試點接到RC另一點上）一個合適的RC值應當在最高輸入電壓，最重的電源負載下，VRCD的試驗值等於理論計算值。四﹑試驗中值得注意的現象輸入電網電壓越低VRCD就越高，負載越重VRCD也越高。那麼在最低輸入電壓，重負載時VRCD的試驗值如果大於以上理論計算的VRCD值，是否和（三）的內容相矛盾哪？一點都不矛盾，理論值是在最高輸入電壓時的計算結果，而現在是低輸入電壓。重負載是指開關電源可能達到的最大負載。主要是通過試驗測得開關電源的極限功率。五﹑RCD吸收電路中R值的功率選擇R的功率選擇是依實測VRCD的最大值，計算而得。實際選擇的功率應大於計算功率的兩倍。