分布電容Cs兩端電壓的波形 - 跟電源專家陶顯芳學(xué)電源技術(shù)（三）：漏感與分布電容數(shù)學(xué)分析

　　圖6-b是當(dāng)電源開關(guān)管Q1導(dǎo)通到關(guān)斷時(shí)，分布電容Cs兩端電壓的波形。在圖6-b中，當(dāng)電源開關(guān)管Q1導(dǎo)通的瞬間，即t = t0~t1時(shí)刻，輸入電壓由0突然上升到U，但由于分布電感Ls的存在，分布電容Cs兩端的電壓 并不能像輸入電壓（方波）那樣，由0突然升到U，因?yàn)?電壓的上升率不但要受到分布電感Ls的限制，同時(shí)也要受到電源開關(guān)管導(dǎo)通速度的限制，即：分布電容Cs開始被輸入電壓U充電時(shí)，其兩端電壓 的上升率除了受到L、R、C等元件的時(shí)間常數(shù)影響外，還要受到電源開關(guān)管導(dǎo)通速度的影響。

　　另外，LC諧振電路的振蕩幅度對于正激式開關(guān)電源和反激式開關(guān)電源是不同的。對于正激式開關(guān)電源，當(dāng)電源開關(guān)管Q1導(dǎo)通的時(shí)候，開關(guān)變壓器要向負(fù)載輸出能量，其等效負(fù)載電阻R的值相對比較小，衰減系數(shù)相對也比較小，因此，LC振蕩被阻尼就比較厲害，振蕩幅度下降就比較快。一般當(dāng)?shù)谝粋€(gè)振蕩周期過后，LC回路就很難再振蕩起來。

　　對于反激式開關(guān)電源，當(dāng)電源開關(guān)管Q1導(dǎo)通的時(shí)候，開關(guān)變壓器只是存儲能量，沒有能量輸出，因此，等效負(fù)載電阻R的值相對比較大，衰減系數(shù)相對比較大（約等于1）；此時(shí)，LC振蕩的波形與等幅振蕩的波形比較接近，其最大振蕩幅度Um約等于分布電容Cs兩端電壓的半波平均值 ，即：分布電容Cs兩端電壓 的峰值電壓Up約等于輸入電壓U的2倍。請參考圖6-b。

　　我們從（21）式以及圖3和圖4可以看出：當(dāng)電源開關(guān)管Q1導(dǎo)通時(shí)，分布電容Cs兩端電壓 （也是勵(lì)磁電感 兩端的電壓），由一個(gè)最大振幅約等于輸入電壓U的正弦振蕩電壓與一個(gè)分布電容Cs兩端電壓的半波平均值 迭加。

　　當(dāng)電源開關(guān)管Q1關(guān)斷瞬間，即t = t10~t11時(shí)刻，開關(guān)變壓器初級線圈的電流回路突然被切斷，原來存儲于 、Cs、 中的能量，只能通過等效負(fù)載R和電源開關(guān)管的內(nèi)阻（分布電容Cds）進(jìn)行充電來釋放。

　　由于圖3等效電路中的各元器件參數(shù)，在電源開關(guān)管導(dǎo)通期間（圖4）和關(guān)斷期間（圖5）都不一樣，因此，（21）式的計(jì)算結(jié)果只適用于開關(guān)管導(dǎo)通期間分布電容Cs兩端電壓，或通過（21）式求流漏感 的電流。而當(dāng)電源開關(guān)管Q1關(guān)斷時(shí)，由于開關(guān)變壓器次級線圈整流濾波電路被接通（反激式開關(guān)電源），等效負(fù)載電阻R突然會變小，此時(shí)，LC振蕩主要在漏感 和電源開關(guān)管的分布電容Cds組成的充放電回路中進(jìn)行。

　　由于Cds為開關(guān)管內(nèi)部的擴(kuò)散電容，屬于電阻性質(zhì)，當(dāng)開關(guān)管完全關(guān)斷之后，阻值為無限大，漏感 產(chǎn)生的反電動(dòng)勢 只會對Cds進(jìn)行充電（通過開關(guān)管的內(nèi)阻釋放能量），而Cds不會對漏感 進(jìn)行反充電；因此，當(dāng)漏感 儲存的能量釋放完后，其后續(xù)振蕩過程也不會再發(fā)生。

　　當(dāng)開關(guān)管完全關(guān)斷時(shí)（圖5），加于分布電容Cds兩端的電壓，正好是輸入電壓U與漏感 產(chǎn)生的反電動(dòng)勢電壓 和勵(lì)磁電感 產(chǎn)生的反電動(dòng)勢電壓 三者之和。因此，當(dāng)開關(guān)管關(guān)斷時(shí)，在開關(guān)管的D、S極之間會產(chǎn)生很高的尖峰脈沖電壓。為了防止尖峰脈沖把開關(guān)管的漏極與源極擊穿，在實(shí)際應(yīng)用中，一般都要對開關(guān)管采取過壓保護(hù)措施。


下節(jié)將繼續(xù)報(bào)道：電源開關(guān)管的過壓保護(hù)電路，敬請關(guān)注。

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