R課堂 | 緩沖電路的種類和選擇

關鍵要點

※要想使緩沖電路充分發(fā)揮出其效果，需要盡可能靠近開關器件進行安裝。緩沖電路包括由R、L、C等無源元件組成的電路和由半導體元器件組成的有源電路。

※本文介紹了無需控制而且具有成本優(yōu)勢的電路方式——C緩沖電路、RC緩沖電路、放電型RCD緩沖電路和非放電型RCD緩沖電路。

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SiC功率元器件基礎

本文進入本系列文章的第二個主題：“緩沖電路的種類和選擇”。

• 漏極和源極之間產生的浪涌

• 緩沖電路的種類和選擇

• C緩沖電路的設計

• RC緩沖電路的設計

• 放電型RCD緩沖電路的設計

• 非放電型RCD緩沖電路的設計

• 封裝引起的浪涌差異

SiC MOSFET：緩沖電路的種類和選擇

緩沖電路包括由電阻器、線圈、電容器等無源元件組成的電路，以及由半導體元器件組成的有源電路(*1)。在這里將為您介紹無需控制且具有成本優(yōu)勢的電路方式。

圖1為緩沖電路示例。四個電路分別是：在橋式結構的SiC MOSFET上下方一并連接電容器CSNB的（a）C緩沖電路、在各開關器件的漏極和源極之間連接電阻器RSNB和電容器CSNB的（b）RC緩沖電路、在RC緩沖電路中添加了二極管的（c）放電型RCD緩沖電路、以及將RDC緩沖電路的放電路徑改變后的（d）非放電型RCD緩沖電路。

圖一：緩沖電路的種類

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為了使這些緩沖電路充分發(fā)揮其效用，必須將它們盡可能地靠近開關器件進行安裝。

（a）C緩沖電路的元器件數量較少，但由于必須配置在橋式結構的上下之間，因此存在布線長度較長的缺點，這種電路方式多用于由分立結構二合一組成的模塊中。

（b）RC緩沖電路可以配置在各開關器件的附近，但每當開關器件導通時，存儲在CSNB中的能量必須由RSNB全部消耗掉（在橋式結構的情況下，同步側存儲在CSNB中的能量在死區(qū)時間內被回收）。因此，在這種方式中，當開關頻率提高時，RSNB消耗的功率甚至達到幾瓦的程度，而CSNB不能過大，浪涌抑制效果往往有限。另外，RSNB限制了浪涌吸收能力，這也導致浪涌抑制效果受限。

對于（c）放電型RCD緩沖電路而言，RSNB消耗的功率與（b）RC緩沖電路相同，但由于浪涌僅經由二極管來吸收，因此其浪涌吸收效果優(yōu)于（b），更具實用性。但是，需要注意所用二極管的反向恢復特性，另外還要考慮到吸收浪涌時的電流變化較大，需要盡量減小緩沖電路的布線電感等。此外，即使將RSNB與CSNB并聯(lián)連接，它們在工作上也是相同的。

至于（d）非放電型RCD緩沖電路，RSNB只消耗CSNB所吸收的浪涌能量，所以不必在每次開關時將CSNB中存儲的能量全部放電。因此，即使提高開關頻率，RSNB的功耗也不會增加太多，故可增加CSNB的容量，從而可構建出浪涌抑制效果非常出色的電路。然而，這種方式的緩沖電路，其布線布局更復雜，除非使用四層以上的電路板，否則很難實現。

前面介紹的緩沖電路各有優(yōu)缺點，因此需要根據電源電路的結構和轉換功率容量來選擇最合適的緩沖電路。從下一篇開始，將為您介紹每種緩沖電路的設計方法。

*1：“開關轉換器基礎”P95-P107，P95～P107作者：原田耕介、二宮保、顧文建，出版社：CORONA PUBLISHING CO., LTD.1992年2月

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• 漏極和源極之間產生的浪涌

• C緩沖電路的設計

• RC緩沖電路的設計

• 放電型RCD緩沖電路的設計

• 非放電型RCD緩沖電路的設計

• 封裝引起的浪涌差異

• SiC MOSFET：緩沖電路設計方法—總結—

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