原來(lái)BUCK變換器電壓尖峰是這樣產(chǎn)生的

BUCK變換器在一些大功率的開(kāi)關(guān)電源電路設(shè)計(jì)中，是非常常見(jiàn)的設(shè)計(jì)元件之一，其本身具有高轉(zhuǎn)化率、高適應(yīng)性等優(yōu)勢(shì)，能夠?yàn)楣こ處煹漠a(chǎn)品設(shè)計(jì)研發(fā)帶來(lái)極大幫助。然而，即便是BUCK變換器，也同樣會(huì)受到電壓尖峰問(wèn)題的困擾。本文將會(huì)就BUCK變換器的電壓尖峰問(wèn)題產(chǎn)生原因，展開(kāi)簡(jiǎn)單分析和總結(jié)。

BUCK變換器在開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)品的實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，很容易因?yàn)殡s散電感較大而引起電流變化率的增大，并進(jìn)一步形成電壓尖峰。電壓尖峰的存在將會(huì)導(dǎo)致開(kāi)關(guān)器件遭受較大的電壓應(yīng)力。在開(kāi)關(guān)管開(kāi)通瞬間，主開(kāi)關(guān)管和處于反向恢復(fù)過(guò)程的續(xù)流二極管有瞬間的直通現(xiàn)象，產(chǎn)生很大的沖擊電流，容易導(dǎo)致器件的電擊穿及熱損壞。

圖1 BUCK變換器電路原理圖

上圖圖1是一個(gè)應(yīng)用了BUCK變換器的開(kāi)關(guān)電源電路原理圖，如圖所示，在實(shí)際電路連線中，電路的輸入回路至開(kāi)關(guān)管V的集電極和發(fā)射極之間的導(dǎo)線上存在一定的雜散電感，等效于圖1中的LS。在開(kāi)關(guān)管V導(dǎo)通時(shí)，輸入電流iI經(jīng)過(guò)LS，產(chǎn)生一個(gè)感應(yīng)電壓ULS，極性為左正右負(fù)。V關(guān)斷期間，電流將迅速減小至零，導(dǎo)致產(chǎn)生很大的di/dt，LS上產(chǎn)生很高的ULS，極性變?yōu)樽筘?fù)右正，加在V的集電極和發(fā)射極上，致使V管兩端產(chǎn)生很高的電壓尖峰，此時(shí)有公式：

由上文中所給出的這一計(jì)算公式可以看出，由于LS的存在，在輸入電流一定的情況下，開(kāi)關(guān)電源中的開(kāi)關(guān)管V的關(guān)斷速度越快，其輸入電流越大，電壓尖峰越大。顯然LS限制了電源功率等級(jí)和開(kāi)關(guān)頻率的進(jìn)一步提高。由此產(chǎn)生的電壓尖峰對(duì)開(kāi)關(guān)管V危害很大，它會(huì)使V的關(guān)斷損耗增加，整機(jī)效率降低，甚至損壞開(kāi)關(guān)管。

通過(guò)上文中的介紹我們可以看到，電壓尖峰對(duì)BUCK變換器所造成的損害是非常大的，因此這也就需要工程師們采取一些對(duì)應(yīng)措施盡可能的減少這一現(xiàn)象的發(fā)生。在明天的知識(shí)分享中，本文將會(huì)就幾種常見(jiàn)的抑制BUCK變換器電壓尖峰的方法展開(kāi)總結(jié)，歡迎大家繼續(xù)關(guān)注。