电源技术中的电源设计小贴士 16：缓冲正向转换器

您是否一直为如何挑选缓冲器组件而烦恼？计算出要添加多少电容和电阻是一项颇具挑战性的工作。下面就来介绍一条解决这一难题的捷径。 　　图 1 显示了正向转换器的功率级。该转换器由变压器运行，该变压器将输入电压耦合至次级电路，再由次级电路完成对输入电压的整流和滤波。反射主电压和变压器漏电感形成低阻抗电路，当 D2 通过一个这样电阻而被迫整流关闭 (commutate off) 时，通常需要一个缓冲器。D2 可以是一个硅 p-n 二极管，该二极管具有一个必须在其关闭前实现耗尽的逆向恢复充电功能。这就积累 (loads up) 了漏电感中的过剩电流，从而导致高频率振铃和过高的二极管电压。肖特基二极管和 在电源技术中，正向转换器是一种常见的拓扑结构，用于电压转换和隔离。本文主要讨论了在正向转换器中如何设计缓冲器以解决由二极管逆向恢复充电引起的高频率振铃和过高的二极管电压问题。这个问题在使用硅p-n二极管或者肖特基二极管、同步整流器时尤为突出，因为这些二极管的特性会导致电荷积累，引发振铃现象，从而可能产生电磁干扰（EMI）和过大的电压应力。 缓冲器的作用在于减少振铃并保护二极管。设计缓冲器的关键步骤如下： 1. **添加电容**：通过在二极管D2两端添加已知电容值，降低振铃频率。如果电容值足以将振铃频率减半，那么计算寄生电容和电感就会变得更简单。例如，添加470 pF的电容可使振铃频率翻倍，从而推断出寄生电容约为150 pF。 2. **计算寄生参数**：利用振铃频率公式（方程式1），结合已知的寄生电容，可以计算出漏电感，如150 pF电容对应150 nH的漏电感。 3. **设计阻尼电阻**：阻尼电阻用于减小振铃幅度。根据寄生元件的电阻（方程式2）选择合适的缓冲器电阻，通常推荐的电阻值接近寄生电阻，以保持较高的效率同时提供良好的阻尼效果。在本例中，阻尼电阻约为30欧姆。 4. **损耗评估**：计算缓冲器电阻在工作频率下的损耗（方程式3），确保损耗在可接受范围内。如果损耗过高，则需要在抑制振铃和缓冲器损耗之间寻找平衡。 通过以上步骤，可以有效地设计缓冲器，消除振铃现象，降低二极管上的电压应力。例如，通过选择合适的缓冲器电阻，振铃完全消除，二极管电压应力从60V降至40V，这允许使用额定电压更低的二极管，从而提高转换器的效率。 理解和设计缓冲器对于优化电源转换器的性能至关重要。正确计算和选择缓冲组件，不仅可以减少振铃引起的EMI问题，还能保护二极管免受过高的电压应力，进而提高整个系统的稳定性和效率。在实际应用中，设计师需要依据具体电路参数和工作条件，灵活运用这些方法，以实现最佳的电源设计。