電源提示：分七個(gè)步驟計(jì)算 RC 緩沖器

時(shí)間：2022-02-16 13:35:01

關(guān)鍵字： RC緩沖器振鈴抑制 EMI

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[導(dǎo)讀]開關(guān)電源中的振鈴會(huì)產(chǎn)生輻射和傳導(dǎo)噪聲，造成電路抖動(dòng)和過度耗散，并且容易使組件過載。在音頻、處理器電源和任何需要電磁干擾 (EMI) 認(rèn)證的設(shè)計(jì)等應(yīng)用中，振鈴是一個(gè)主要問題。

開關(guān)電源中的振鈴會(huì)產(chǎn)生輻射和傳導(dǎo)噪聲，造成電路抖動(dòng)和過度耗散，并且容易使組件過載。在音頻、處理器電源和任何需要電磁干擾 (EMI) 認(rèn)證的設(shè)計(jì)等應(yīng)用中，振鈴是一個(gè)主要問題。

通常，我們可以通過添加一個(gè)簡單的電阻電容 (RC) 緩沖器來“抑制振鈴”來控制電路。電源開關(guān)的電阻電容 (RC) 緩沖器設(shè)計(jì)電源開關(guān)的電阻電容RC緩沖器設(shè)計(jì)電源開關(guān)是每個(gè)電源轉(zhuǎn)換器的核心其運(yùn)作狀況會(huì)直接決定產(chǎn)品的可靠度與效率為了增強(qiáng)電源轉(zhuǎn)換器切換電路的效能電源開關(guān)上設(shè)有緩沖器以抑制電壓尖波并且降低開關(guān)開啟時(shí)電路電感所產(chǎn)生的振鈴正確設(shè)計(jì)緩沖器能提高可靠度效率并且降低EMI在眾多類型緩沖器中電阻電容RC緩沖器是最常用的緩沖器電路。在這篇文章中，我將概述一個(gè)七步程序，可以幫助我們在選擇緩沖值時(shí)消除猜測。

在電感和電容形成電感-電容 (LC) 回路的任何開關(guān)轉(zhuǎn)換器中都可能發(fā)生振鈴。電感可能來自元件引線、印刷電路板走線和變壓器泄漏，而電容可能來自非線性元件，例如整流器和繞組間變壓器電容。

振鈴頻率和幅度通常是未知的，因?yàn)榇蠖鄶?shù)電路寄生效應(yīng)通常是未知的。發(fā)生過度振鈴的兩個(gè)常見位置（至少在反激式轉(zhuǎn)換器等轉(zhuǎn)換器中）位于整流二極管和開關(guān) FET 兩端。減少這種振鈴的一種簡單解決方案是使用串聯(lián) RC 電路對其進(jìn)行阻尼或“緩沖”，通常直接放置在整流器或 FET 兩端。

表 1 中所示的七步程序使用一種通用方法來改變振鈴的諧振頻率來計(jì)算電路的寄生電容 (C o ) 和電感 (L)。一旦知道了這些，就可以計(jì)算緩沖電容器 ( C snub ) 和電阻器 ( R snub )。我采用了圖 1 和圖 2 中的示例波形，其中 RC 緩沖器與9Vdc-57Vdc 輸入、56V/20W 隔離反激參考設(shè)計(jì)中的整流器并聯(lián)，但如果在 FET 上使用，過程相同。

包含開關(guān)的輸出電容和雜散電容Lp含有PCB布線的寄生電感和MOSFET引線電感來自電源元件的寄生電感和電容會(huì)形成濾波器在發(fā)生關(guān)閉暫態(tài)后立即產(chǎn)生共振因此會(huì)將過多電壓振鈴疊加到元件上，為了抑制峰值電壓會(huì)在開關(guān)上采用典型RC緩沖器。電阻值必須接近需減幅的寄生共振阻抗值緩沖器電容必須大於共振電路的電容但也必須低至能將電阻的功率耗散維持在最小的程度電阻電容緩沖器的配置。

電阻電容緩沖器的配置圖有一個(gè)快速的RC緩沖器設(shè)計(jì)方法，可用於較不注重功率耗散的應(yīng)用。憑過往經(jīng)驗(yàn)選擇等於開關(guān)輸出電容加上預(yù)估安裝電容之總和兩倍的緩沖器電容Csnub選擇緩沖器電阻Rsnub使得Rsnub在指定切換頻率fs下的功率耗散。可依此估計(jì)若此簡易且實(shí)際的設(shè)計(jì)不會(huì)明顯限制峰值電壓即可套用最佳化程序RC緩沖器最佳化在注重功率耗散的情況下，則需使用更顯著最佳化的設(shè)計(jì)方式。

首先，需測量MOSFET開關(guān)節(jié)點(diǎn)SW在關(guān)閉時(shí)的振鈴頻率Fring，在MOSFET上焊接100pF低ESR薄膜電容提高電容，直到振鈴頻率達(dá)到初始測量值的一半?，F(xiàn)在由於振鈴頻率與電路的電感和電容乘積的平方根成反比，開關(guān)的輸出電容總值增加的電容加上原本的寄生電容增加四倍，因此寄生電容Cp則為外部附加電容值的三分之一現(xiàn)在，即可使用下列方程式求得寄生電感Lp求得寄生電感Lp和寄生電容量Cp后，即可依據(jù)下列計(jì)算方式選擇緩沖器電阻Rsnub和電容Csunb若有需要可進(jìn)一步微調(diào)緩沖器電阻，以降低振鈴Rsunb在指定切換頻率fs下的功率耗散，透過這些計(jì)算值即可完成電源供應(yīng)器開關(guān)緩沖器的設(shè)計(jì)。