發布日期：2022-05-18 點擊率：120
開關電源中的振鈴會產生輻射和傳導噪聲，造成電路抖動和過度耗散，并且容易使組件過載。在音頻、處理器電源和任何需要電磁干擾 (EMI) 認證的設計等應用中，振鈴是一個主要問題。
通常，我們可以通過添加一個簡單的電阻電容 (RC) 緩沖器來“抑制振鈴”來控制電路。電源開關的電阻電容 (RC) 緩沖器設計電源開關的電阻電容RC緩沖器設計電源開關是每個電源轉換器的核心其運作狀況會直接決定產品的可靠度與效率為了增強電源轉換器切換電路的效能電源開關上設有緩沖器以抑制電壓尖波并且降低開關開啟時電路電感所產生的振鈴正確設計緩沖器能提高可靠度效率并且降低EMI在眾多類型緩沖器中電阻電容RC緩沖器是最常用的緩沖器電路。在這篇文章中，我將概述一個七步程序，可以幫助我們在選擇緩沖值時消除猜測。
在電感和電容形成電感-電容 (LC) 回路的任何開關轉換器中都可能發生振鈴。電感可能來自元件引線、印刷電路板走線和變壓器泄漏，而電容可能來自非線性元件，例如整流器和繞組間變壓器電容。
振鈴頻率和幅度通常是未知的，因為大多數電路寄生效應通常是未知的。發生過度振鈴的兩個常見位置（至少在反激式轉換器等轉換器中）位于整流二極管和開關 FET 兩端。減少這種振鈴的一種簡單解決方案是使用串聯 RC 電路對其進行阻尼或“緩沖”，通常直接放置在整流器或 FET 兩端。
表 1 中所示的七步程序使用一種通用方法來改變振鈴的諧振頻率來計算電路的寄生電容 (C o ) 和電感 (L)。一旦知道了這些，就可以計算緩沖電容器 ( C snub ) 和電阻器 ( R snub )。我采用了圖 1 和圖 2 中的示例波形，其中 RC 緩沖器與9Vdc-57Vdc 輸入、56V/20W 隔離反激參考設計中的整流器并聯，但如果在 FET 上使用，過程相同。
包含開關的輸出電容和雜散電容Lp含有PCB布線的寄生電感和MOSFET引線電感來自電源元件的寄生電感和電容會形成濾波器在發生關閉暫態后立即產生共振因此會將過多電壓振鈴疊加到元件上，為了抑制峰值電壓會在開關上采用典型RC緩沖器。電阻值必須接近需減幅的寄生共振阻抗值緩沖器電容必須大於共振電路的電容但也必須低至能將電阻的功率耗散維持在最小的程度電阻電容緩沖器的配置。
電阻電容緩沖器的配置圖有一個快速的RC緩沖器設計方法，可用於較不注重功率耗散的應用。憑過往經驗選擇等於開關輸出電容加上預估安裝電容之總和兩倍的緩沖器電容Csnub選擇緩沖器電阻Rsnub使得Rsnub在指定切換頻率fs下的功率耗散。可依此估計若此簡易且實際的設計不會明顯限制峰值電壓即可套用最佳化程序RC緩沖器最佳化在注重功率耗散的情況下，則需使用更顯著最佳化的設計方式。
首先，需測量MOSFET開關節點SW在關閉時的振鈴頻率Fring，在MOSFET上焊接100pF低ESR薄膜電容提高電容，直到振鈴頻率達到初始測量值的一半。現在由於振鈴頻率與電路的電感和電容乘積的平方根成反比，開關的輸出電容總值增加的電容加上原本的寄生電容增加四倍，因此寄生電容Cp則為外部附加電容值的三分之一現在，即可使用下列方程式求得寄生電感Lp求得寄生電感Lp和寄生電容量Cp后，即可依據下列計算方式選擇緩沖器電阻Rsnub和電容Csunb若有需要可進一步微調緩沖器電阻，以降低振鈴Rsunb在指定切換頻率fs下的功率耗散，透過這些計算值即可完成電源供應器開關緩沖器的設計。
圖 1：未抑制的整流器振鈴（頂部）和頻移振鈴（底部）
圖 2 顯示了計算值的尖峰減少和阻尼效果。我們可以通過改變C緩沖 值來調高或調低振鈴。較大的C snub 值會進一步降低電壓尖峰幅度，但會增加R snub的功率損耗。
或者，我們可以通過降低C snub來降低R snub的功耗，但振鈴會增加。我們必須權衡可接受的電壓環幅度和 R緩沖 損耗之間的權衡。
開關轉換器中的無阻尼振鈴會產生過多的 EMI 和過應力組件。
正確計算的 RC 緩沖器有助于解決這些問題。我希望你會發現我的七步程序很容易遵循，并且是一個很好的起點，可以幫助你消除振鈴。
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