在我们经常使用的AC-DC开关电源中,由于初级线圈的泄漏感,在次级线圈中产生的瞬时反脉冲非常严重。 如图1所示,这是MPS公司的MP020-5芯片制造的AC-DC电路,在此测量了二次部分肖特基二极管两端的波形。 肖特基二极管的最大作用是防止变压器的初级线圈的瞬态反脉冲经由次级线圈对后级电路施加冲击,在芯片启动后,如果后级肖特基二极管不能承受反冲击脉冲而短路,则开关电源芯片瞬间被破坏, 我所使用的变压器的一次二次比为1:3,我们一般的反瞬间脉冲约为700~1000V,更多,从实际测量的波形可知,二次绕组的最大反脉冲电压为224V左右。 在许多AC-DC电源系统中,肖特基二极管可以并联看到一个RC电路,但是我们不知道这两个部件的值是如何选择的。 这是因为,在实际的设计中,MPS020-5推荐的变压器的匝数比未必一定是1:11,但如果考虑实际的变压器的体积而变更为1∶3,则该匝数比的变化会导致二次反瞬时脉冲的不同,因此如果肖特基二极管的反方向的电压要求严格,则会出现怎样的问题 降低肖特基二极管的成本,或者这个RC起什么作用,本文以实验的角度和大家一起讨论这个问题。

附属: MP020-5开关电源电路图

2.2

分析问题

从系统控制理论的观点出发,我们将这个二次电路如图2和图3那样进行了模型化。

这里,由于电容器具有在接通开关电源的瞬间短路的性质,所以R12和R15的后级被短路,等效电容器C0和E3、E5的电容器并联与C2串联连接。 电容串联的计算是等效电阻并联的计算,即串联的电容越小,等效电容越小,因此若直接用最小的电容C2进行计算,则等效电容C0为1.2nF,电感为变压器的次级线圈,电阻R8 (等效电阻R0 )是必须测定的值。

根据基尔霍夫电压定律描述RLC串联谐振微分方程,观察正变化. 该模型是RLC串联谐振电路,在控制系统中是典型的次级系统,而具体的正式推导出现在图4和5中。

这是典型的二维连续系统,再次观看波形图示出了瞬态响应图像。 瞬态响应是开关电源接通的瞬间发生的响应。

在二次系统中,瞬态响应主要出现在三种状态:欠衰减、临界衰减、过衰减。

没有衰减响应曲线图7

因为衰减不足是衰减不足,所以系统在响应的瞬间超过了稳定值,慢慢地受到振动后下降到了稳定值,上图的曲线图表示衰减不足的状态。 换句话说,尽管我们的电压本来应该没有达到224V,但是在系统由于惯性而达到稳定值之后,它将达到超过稳定值的最大值并且逐渐下降,然后保持在稳定值范围内。

由于临界衰减已充分衰减,系统在响应时逐渐上升至稳定值,不产生惯性。 我们需要的就是这样的波形。

桥测量的l值为260mH,l值为变压器二次绕组的电感值,c为1.2nF,导入电阻r为1658Ω。

3.3

测试验证

根据所获得的理论值,我得到了大约1658欧姆的极限衰减,实际上手边没有1658欧姆的电阻,最多只能以357欧姆串联插入焊盘中的两个电阻器,所以我得到了两个714欧姆串联的357欧姆的电阻器,测试了电路,如下测量的波形图10所示。

在系统响应的瞬间达到稳定状态,以前出现的阻尼不足的冲击脉冲也被消除,反向电压也被钳位在-156V。 当然,这个电阻值不能太大。 达到一定值时,系统将超出极限衰减,该电阻的选择值在范围内。 还有一点,这里的容量也要尽量减小,在nF级,如果大会上小费爆炸的话。 通常,在确定RC的值之后,二维反向脉冲由于惯性而施加到肖特基二极管上的更大的电压冲击可以被有效地抑制。 这种优点能够理解RC存在的原因,当然能够节约材料成本。 目前使用的材料是SS320肖特基二极管,反向耐压为200V,经常爆板,然后使用ES3G,反向耐压为400V,可以使用但材料较高。 这个简单的方法可以节省成本。