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浅析开关电源的缓冲电路设计摘要：开关电源的使用频率一般很高，由于电路中存在寄生电容，所以在开关开通的瞬间，电路内部会产生很大的电力造成电路的损坏，而在开关电源中加入缓冲电路是人们为改善器件开关环境所做的诸多尝试之一，但是缓冲电路的使用效果对改善器件开关环境的作用卓有成效，因此，对开关电源的缓冲电路设计也被相关领域的专家广泛关注。
本文首先介绍了开关电源缓冲电路的相关内容，包括概念、必要性和基本设计思路等，然后列举了现阶段被广泛使用的三种缓冲电路类型，并对其结构功能进行较为详尽的介绍。
关键词：开关电源；缓冲电路；设计前言缓冲电路又称吸收电路，它是电力电子器件的一种重要的保护电路，能够减轻器件开关过程中的功率负担，经过多年的发展，缓冲电路已经成为了电力电子电路中必不可少的一部分。
而且在发展过程中缓冲电路也形成了很多种类，他们各具特色，适用于不同的实际情况，在选择过程中一定要结合电路的特点和要求, 选择合适的缓冲电路，必要时可以多种类型结合使用。
1.开关电源缓冲电路的相关内容1.1开关电源缓冲电路的基本概念缓冲电路又称吸收电路，它是电力电子器件的一种重要的保护电路。
它由电感、电容、电阻和功率开关器等元件组成，可以保护电路的正常运行。
缓冲电路具有很多形式依据不同的分类标准可以将其分成多种类别以适应不同类型的开关电源。
根据缓冲电路的作用时刻，可以将其分成关断缓冲电路和开通缓冲电路。
关断缓冲电路可以吸收关断过电压或者是换相过电压，减小关断功率损耗，而开通缓冲电路则是用于抑制开关电源开通时的电流，如果将两种缓冲电路结合，则形成复合缓冲电路。
无源和有源缓冲电路是根据元件类型进行分类的，有源缓冲电路包含元件较多，结构也相对复杂。
而无源缓冲电路没有控制和驱动电路，结构就更为简单，被广泛使用。
从缓冲电路是否产生损耗的角度还可将其分为有损和无损两类。
缓冲电路的分类较多，具体使用时还需结合实际而定。
1.2开关电源缓冲电路的必要性和作用在开关电源的使用过程中，在开通和关闭的瞬间，会产生很大的电流或电压，导致开关电源发热或者是直接损坏，为了避免这样的情况的发生，可以从两方面入手，一种方法是减小开关变换器中的寄生电容，另一种方法就是在电路中增加缓冲电路来减缓电流或电压，以降低开关电源过热而导致的损坏，而就前一种方法相比，增加缓冲电路更加经济可行。
专科毕业设计论文题目：开关电源的设计与仿真作者姓名钱春江指导教师盛继华专业班级电气自动化技术(09电气2)学院浙江工业大学成教学院提交日期2010年6月13日浙江工业大学专科毕业设计论文开关电源的设计与仿真作者姓名：钱春江指导教师：***浙江工业大学成教学院2010年6月开关电源的设计与仿真摘要在日常生活中，任何电子设备都离不开可靠的电源，它们对电源的要求也越来越高。
特别是随着小型电子设备的应用越来越广泛，也要求能够提供稳定的电源，以满足小型电子设备的用电需要。
本文的主要工作和成果如下：1、针对这种情况，设计和制作了符合指标要求的开关稳压电源。
2、根据开关电源具有高频率、高功率密度、高效率等优点,设计了一个1～5V可调的低功率开关稳压电源，以满足小型电子设备的供电需要。
3、本文以开关电源的发展历史、发展现状以及发展趋势为线索，介绍了开关电源的一些新技术，技术指标，分类标准等。
并根据这些标准设计了一种满足小型电子设备供电需要的开关稳压电源。
4、本文开关电源设计的主要指标是：输入电压为AC220V，输入频率为5 0HZ，输入电压范围为AC165V～265V，输出电压为直流1～5V可调，输出最大电流为150mA，输出最大功率为2.25W。
5、最后在完成基本指标的基础上，本文还增加了防浪涌电流的附属功能，使电路更加满足小型电子设备的用电需要。
关键词：开关电源，脉宽调制，场效应晶体管，防浪涌目录摘要 (i)第一章绪论 (7)第二章开关电源各功能电路 (9)2.1 开关电源的电路组成 (9)2.2 输入电路的原理及常见电路 (9)2.3 功率变换电路 (11)2.4 输出整流滤波电路 (14)2.5 稳压环路原理 (16)2.6 短路保护电路 (17)2.7 输出端限流保护 (19)2.8 输出过压保护电路的原理 (19)2.9 功率因数校正电路（PFC） (21)2.10 输入过欠压保护 (22)第三章开关电源的PSPICE电路仿真 (23)3.1 模拟分析 (23)3.2 PWM分析 (25)3.3 结论 (27)第四章开关电源的原理图设计 (28)4.1 电路原理图 (28)4.2 PCB板图 (29)4.3 调试过程 (29)4.4 故障分析与排除 (30)第五章结论 (31)【参考文献】 (32)致谢 (33)第一章绪论1.1 开关电源的基本概念开关电源广泛用于生活、生产、科研、军事等各个领域。
sic-mosfet开关模块rc缓冲吸收电路的参
数优化设计
Sic-MOSFET开关模块RC缓冲吸收电路的参数优化设计需要考虑以下几个方面：
1. 选择合适的RC参数：
RC缓冲电路由电阻和电容组成，其作用是在开关过程中平滑电压和电流，提高开关的稳定性。
在选择RC参数时，需要考虑负载特性、工作频率、电源电压等因素，以确保电路的稳定性和可靠性。
2. 考虑电源和负载的匹配：
RC缓冲电路的参数设计还需要考虑电源和负载的匹配，确保电路能够适应不同的工作条件。
在参数设计时，需要根据负载的特性和工作频率选择合适的电容和电阻值，以达到最佳的匹配效果。
3. 注意电路结构的布局：
在设计RC缓冲电路时，需要注意电路结构的布局，避免干扰和噪声的影响。
合理的布局可以减少电路中的损耗和干扰，提高电路的稳定性和可靠性。
总之，RC缓冲吸收电路的参数优化设计是一个全面考虑负载特性、电源电压、工作频率等多种因素的过程，需要综合考虑不同因素，以达到最优的设计效果。
开关电源中RC缓冲电路的设计中心议题：∙RC缓冲电路设计∙带RC缓冲的正激变换器主电路设计解决方案：∙电容C限制了集电极电压的上升速度∙电容C的大小不仅影响集电极电压的上升速度，而且决定了电阻R上的能量损耗在带变压器的开关电源拓扑中，开关管关断时，电压和电流的重叠引起的损耗是开关电源损耗的主要部分，同时，由于电路中存在杂散电感和杂散电容，在功率开关管关断时，电路中也会出现过电压并且产生振荡。
如果尖峰电压过高，就会损坏开关管。
同时，振荡的存在也会使输出纹波增大。
为了降低关断损耗和尖峰电压，需要在开关管两端并联缓冲电路以改善电路的性能。
缓冲电路的主要作用有：一是减少导通或关断损耗；二是降低电压或电流尖峰；三是降低dV／dt或dI／dt。
由于MOSFET管的电流下降速度很快，所以它的关断损耗很小。
虽然MOSFET管依然使用关断缓冲电路，但它的作用不是减少关断损耗，而是降低变压器漏感尖峰电压。
本文主要针对MOSFET管的关断缓冲电路来进行讨论。
1RC缓冲电路设计在设计RC缓冲电路时，必须熟悉主电路所采用的拓扑结构情况。
图l所示是由RC组成的正激变换器的缓冲电路。
图中，当Q关断时，集电极电压开始上升到2Vdc，而电容C 限制了集电极电压的上升速度，同时减小了上升电压和下降电流的重叠，从而减低了开关管Q的损耗。
而在下次开关关断之前，C必须将已经充满的电压2Vdc放完，放电路径为C、Q、R。
假设开关管没带缓冲电路，图1所示的正激变换器的复位绕组和初级绕组匝数相同。
这样，当Q关断瞬间，储存在励磁电感和漏感中的能量释放，初级绕组两端电压极性反向，正激变换器的开关管集电极电压迅速上升到2Vdc。
同时，励磁电流经二极管D流向复位绕组，最后减小到零，此时Q两端电压下降到Vdc。
图2所示是开关管集电极电流和电压波形。
可见，开关管不带缓冲电路时，在Q关断时，其两端的漏感电压尖峰很大，产生的关断损耗也很大，严重时很可能会烧坏开关管，因此，必须给开关管加上缓冲电路。
開關電源缓冲电路设计方法1. RCD 缓冲电路•Lm=L1+L2 •Ls•Cs•Ds•Rs ：：：：：电源线的线电感缓冲电路电感缓冲电容缓冲二极管缓冲电阻2. 关断波形•Io •Vcesp •Vcep •Ed •Vfp(Ds) ：：：：：集电极关断电流Ls引起的尖峰电压峰值Cs充电的峰值电压电源电压缓冲二极管的正向恢复电压•Vfp(Ds) •Ls 应尽量小应尽量小•Lm •Cs 应尽量小应足够大3. 缓冲电路的选择 (1)缓冲电容(Cs)•Lm •Io •Vcep ：：1μH/m2×Ic(Rated) 0.9×Vces•Ed ：：400V for AC 220V, 800V for AC 440V (2)缓冲电阻(Rs)·f:开关频率4. 缓冲电路类型类型线路图备注A 2-in-1半桥：独立缓冲器6-in-1全桥：集中缓冲器B 2-in-1半桥：独立缓冲器6-in-1全桥：集中缓冲器C集中缓冲器5. 缓冲参数表1000V/GTR: Z- 系列型号Ic(DC) Vces 缓冲器类型Cs(Ed=650V)Rs(Lm=1μH,f=15kHz)Ds2DI30Z-100 30A600VA(Lm=0.5μH)0.033 μF- -2DI50Z-100 50A 0.094 μF- -2DI75Z-100 75AB(Lm=1.0μH)0.15 μF 1.2kΩ/60W ERG27-102DI100Z-100 100A 0.22 μF 1.0kΩ/100W ERG27-10 2DI150Z-100 150A 0.56 μF330Ω/230W ERG27-101DI200Z-100 200AC(Lm=1.0μH)2.7 μF68Ω/400WERG27-10ERG77-101DI300Z-100 300A 6.4 μF33Ω/900W ERG27-10 ERG77-101200V/GTR: Z- 系列型号Ic(DC) Vces 缓冲器类型Cs(Ed=800V)Rs(Lm=1μH,f=15kHz)Ds2DI30Z-120 30A1200VA(Lm=0.5μH)0.022 μF- -2DI50Z-120 50A 0.068 μF- -2DI75Z-120 75AB(Lm=1.0μH)0.1 μF 2.2kΩ/60W ERG28-122DI100Z-120 100A 0.47 μF330Ω/100W ERG28-12 2DI150Z-120 150A 0.56 μF330Ω/230W ERG28-121DI200Z-120 200AC(Lm=1.0μH)2.2 μF68Ω/400WERG28-12ERG78-121DI300Z-120 300A 4.7 μF33Ω/900W ERG28-12 ERG78-12600V/IGBT系列 *（L/F系列，部分N系列）型号Ic(DC) Vces 缓冲器类型Cs(Ed=400V)Rs(Lm=1μH,f=15kHz)Ds6MBI10*-060 10A600V A(Lm=0.5μH)0.033μF- -6MBI15*-060 15A 0.1μF- - 6MBI20*-060 20A 0.16μF- - 6MBI30*-060 30A 0.33μF- -6MBI50*-06050A 1.0μF- -2MBI50*-060 0.33μF- -6MBI75*-06075AB(Lm=1.0μH)1.6μF16Ω/420W ERE24-062MBI75*-060 0.47μF56Ω/420W ERE24-066MBI100*-060100A 2.2μF10Ω/750W ERE24-062MBI100*-060 0.68μF22Ω/750W ERE24-06 2MBI150*-060 150A 1.8μF16Ω/1.7kW ERE24-06 2MBI200*-060 200A 3.3μF 6.8Ω/3.0kW ERE24-062MBI300*-060 300AC(Lm=1.0μH)10.0μF 2.2Ω/6.8kWERE24-06ERE74-062MBI400*-060 400A 18.0μF 1.6Ω/12kW ERE24-06×2P ERE74-06×2P1200V/IGBT系列*（L/F系列，部分N 系列）型号Ic(DC) Vces 缓冲器类型Cs(Ed=800V)Rs(Lm=1μH,f=15kHz)Ds6MBI8*-120 8A1200VA(Lm=0.5μH)0.0068μF- -6MBI15*-120 15A 0.022μF- -6MBI25*-120 25A 0.068μF- -2MBI25*-120 30A 0.022μF- -6MBI50*-120 50A 0.068μF- -2MBI75*-120 75AB(Lm=1.0μH)0.1μF220Ω/420W ERG28-122MBI100*-120 100A 0.47μF56Ω/750W ERG28-122MBI150*-120 150A 0.56μF47Ω/1.7kW ERG28-121MBI200*-120 200AC(Lm=1.0μH)2.2μF10Ω/3.0kWERG28-12ERG78-121MBI300*-120 300A 4.7μF 5.6Ω/6.8kWERG28-12ERG78-126. 低电感线路的基本结构(1) 叠层导线板(2) 叠层导线条7. 电容缓冲器电路（集中缓冲)缓冲电容的选择•L•Io•Vceo•Ed：分布电感：关断时的Ic：尖峰电压：DC电源电压8. 集中缓冲器电容（参考值）元件规格栅极驱动条件电源电路的分布电感缓冲电容-Vge(V) Rg(Ω)(μH)(μF)600V50A5―15≥51- 0.47 75A ≥33100A ≥24150A ≥16 ≤0.2 1.5 200A ≥9.1 ≤0.16 2.2 300A ≥6.8 ≤0.1 3.3 400A ≥4.7 ≤0.08 4.71200V50A5―15≥24- 0.47 75A ≥16100A ≥9.1150A ≥5.6 ≤0.2 1.5 200A ≥4.7 ≤0.16 2.2 300A ≥2.7 ≤0.1 3.3。
开关电源中RC缓冲电路的设计
O 引言
在带变压器的开关电源拓扑中，开关管关断时，电压和电流的重叠引起的损耗是开关电源损耗的主要部分，同时，由于电路中存在杂散电感和杂散电容，在功率开关管关断时，电路中也会出现过电压并且产生振荡。
如果尖峰电压过高，就会损坏开关管。
同时，振荡的存在也会使输出纹波增大。
为了降低关断损耗和尖峰电压，需要在开关管两端并联缓冲电路以改善电路的性能。
缓冲电路的主要作用有：一是减少导通或关断损耗；二是降低电压或电流尖峰；三是降低dV／dt或dI／dt。
由于MOSFET管的电流下降速度很快，所以它的关断损耗很小。
虽然MOSFET管依然使用关断缓冲电路，但它的作用不是减少关断损耗，而是降低变压器漏感尖峰电压。
本文主要针对MOSFET管的关断缓冲电路来进行讨论。
1 RC缓冲电路设计
在设计RC缓冲电路时，必须熟悉主电路所采用的拓扑结构情况。
图l所示是由RC组成的正激变换器的缓冲电路。
图中，当Q关断时，集电极电压开始上升到2Vdc，而电容C限制了集电极电压的上升速度，同时减小了上升电压和下降电流的重叠，从而减低了开关管Q的损耗。
而在下次开关关断之前，C必须将已经充满的电压2Vdc放完，放电路径为C、Q、R。
1 缓冲电路作用缓冲电路一般并联在开关器件两端，重要有克制过电压、减少器件损耗、消除电磁干扰的作用。
1) 克制过电压逆变器高频工作时，开关器件快速开通、关断。
由于主电路存在杂散电感，器件在开关过程中，急剧变化的主电路电流会在杂散电感上感应出很高的电压，使器件在关断时承受很高的关断电压。
在器件关断时，主电路杂散电感上会产生与直流电压同向的感应电压pdiL dt，若无缓冲电路，则该电压会加在器件两端形成过电压，当该电压超过器件额定电压时，器件损坏。
此外，反并联二极管在反向恢复时产生的di/dt 也会导致较高的过电压。
2) 减少器件损耗已知器件的功耗由下式决定：01TP uidt T=⎰ (1.1)在电路中增长缓冲电路，可以改变器件的电压、电流波形，进而减少损耗。
从下图可知，在没有缓冲电路时，电压快速升至最大值，而此时电流仍然是最大值，此时的损耗最大。
加入缓冲电路后，避免了电压、电流出现同时最大值的情况，损耗得以减少。
U DS无缓冲电路U DS I DI D有缓冲电路3) 消除电磁干扰电路运营时，在没有缓冲电路的情况下，器件两端电压会发生高频振荡，产生电磁干扰。
采用缓冲电路，可克制器件两端电压的高频振荡，起到减小电磁干扰的作用。
因此，减少或消除器件电压、电流尖峰，限制dI/dt 或dV/dt ，减少开关过程中的振荡以及损耗，我们在逆变器中设计缓冲电路，以保证器件安全可靠工作。
2 杂散电感的测量与计算设计缓冲回路之前，一方面需要拟定杂散参数的量。
杂散电感是特定电路布局的结果，不容易计算出来，我们一般采用测量的方法来拟定杂散电感的大小。
在没有任何缓冲回路时，用示波器观测器件关断时的振荡周期T1；接着，在开关管两端并联一个值拟定的电容，即测试电容test C ，重新测量器件关断时的振荡周期T2。
则杂散电感可由下式得出：2221p 2()L 4testT T C π-=(2.1)杂散电容为：21(2)p p i C L f π=(2.2)其中i f 为无缓冲电路时的振荡频率。
电源设计经验：RC吸收电路篇
高频开关电源在开关管关断时，电压和电流的重叠引起的损耗是开关电源损耗的主要部分，同时，由于电路中存在寄生电感和寄生电容，在功率开关管关断时，电路中也会出现过电压并且产生振荡。
如果尖峰电压过高，就会损坏开关管。
同时，振荡的存在也会使输出纹波增大。
为了降低关断损耗和尖峰电压，需要在开关管两端并联RC缓冲电路以改善电路的性能。
、
图1
图1所示的是一个简单的反激式开关电源电路，从图中可以看出RC电路在图中的出现过6次从RaCa—RfCf，每个RC电路的位置不同，作用也不一样。
本文介绍的是图1中RbCb，RcCc构成的RC吸收电路。
这两个RC电路在图中主要作用是：。
反激式开关电源的RCD吸收电路的设计如上图所示，分析如下一：设计电路的原则①限制MOS功率管的最大反向峰值电压②减小RCD电路的损耗。
上述两者，是相互矛盾的，取折中的办法。
二：设计RCD吸收电路的过程在设计之前，电路的频率、主变压器、输出电路的参数、MOS功率管全部确定。
①计算在最大输入交流电压时，输出的最大直流电压VDCVDC=1.4*V AC单位：Ｖ②次级电压反射到初级的等效电压ＶＯＲＶ(ＯＲ)=(ＶＦ+ＶＯ)*ＮＰ/ＮＳＶＦ:二极管的正向最大电压降，单位：ＶＶＯ:输出的电压值，考虑精度波动范围,单位：ＶＮＰ:初级匝数ＮＳ:次级匝数③ＭＯＳ功率管的源—栅极之间的最大耐压值ＶＤ的余量值Ｖ(ＤＳ)ＶＤＳ=１０%*ＶＤ单位：Ｖ④ＲＣＤ吸收回路的电压Ｖ(ＲＣＤ)Ｖ(ＲＣＤ)＝[ＶＤ-Ｖ(ＤＣ)-Ｖ(ＤＳ)]*９０%单位：Ｖ三：ＲＣＤ试验调整①上述ＲＣＤ电压值是理论值，通过试验调整，使得实际值和理论值相吻合②Ｖ(ＲＣＤ)＞１．３Ｖ(ＯＲ)若实际测量值小于１．３倍的话，说明选取的ＭＯＳ功率管的ＶＤ值太小．③ＭＯＳ功率管的ＶＤ＜２Ｖ(ＤＣ)若实际测量值大于２倍的话，说明选取的ＭＯＳ功率管的ＶＤ值太大．④Ｖ(ＲＣＤ) ＜１．２Ｖ(ＯＲ)说明ＲＣＤ吸收回路会影响开关电源的效率．⑤Ｖ(ＲＣＤ)是有Ｖ(ＲＣＤ１)和Ｖ(ＯＲ)组成的．⑥ＲＣ时间常数τ是有开关电源的频率确定，一般选择１０—20个周期。
⑦选择RC:任意选取瓷片电容和电阻，一般为电阻几十K电阻——几百K的电阻，电容选择几nF——几十nF不等。
任意选择R、C的值，通入交流电压，调节调压器，根据先低压后高压、先轻载后重载的原则，试验过程中观察V(RCD)的值，务必V（RCD）的值小于理论值，调节调压器时，当等于理论值时，停止试验，把R 值变小，重新调整。
合适的RC标准：当高压、重负载时，V(RCD)实际测量值等于理论值。
⑧R的功率应根据V(RCD)的最大值所得，一般计算值的2倍。
