分布參數的性質和作用也在改變 - 跟電源專家陶顯芳學電源技術(二):漏感與分布電容對輸出波形的影響(下)

2012年10月19日 10:38 來源:電子發燒友網 作者:陶顯芳 我要評論(0)

  當電源開關管為晶體管時,Cgs和Cds分別與Cbe和Cce對應,工作原理場效應管的工作原理基本相同或相似。不過基區參與導電的載流子的密度的增加或減少,不是靠靜電感應的作用,而是靠基極電流的注入。

  由于開關管在導通或關斷期間,其分布參數的性質和作用也在改變,因此,在圖1~5中,要對分布電感Ls和分布電容Cs,以及Cgs和Cds組成的電流回路進行精確計算,難度是很大的。下面,我們將以很長的篇幅來對上面電路進行分析和計算。

  在圖4中,分布電感Ls和分布電容Cs可以看成是一個串聯振蕩回路,當開關管Q1開始導通的時候,輸入脈沖電壓的上升率遠遠大于輸入電壓通過分布電感Ls對分布電容Cs充電電壓的上升率,此時,串聯振蕩回路開始吸收能量,輸入電壓通過Lds和Ls對Cs進行充電,流過Ls和Cs的電流按正弦曲線增長;當開關管Q1完全導通以后,Lds的值等于0,此時,輸入脈沖進入平頂階段,相當于輸入脈沖電壓的上升率為0,由于,輸入脈沖電壓的上升率遠遠小于分布電感Ls與分布電容Cs進行充、放電時電壓的上升率,因此,振蕩回路開始釋放能量,振蕩回路會產生阻尼振蕩。

  由于分布電感Ls和分布電容Cs的時間常數相對于勵磁電感 比較小,所以分布電感Ls和分布電容Cs產生阻尼振蕩的過程主要發生在開關管Q1導通和關斷的一瞬間。當開關管Q1導通或關斷后不久,阻尼振蕩很快就會停止。當輸入電壓對分布電容Cs充滿電后,輸入電壓就完全加到勵磁電感 的兩端。如果是反激式開關電源,流過勵磁電感 的電流將隨時間從0開始線性增加;如果是正激式開關電源,流過勵磁電感 的電流將隨時間按梯形波曲線增長。

  在開關管Q1導通期間,由于開關管的導通內阻非常小,分布電容Cds基本上是不起作用的。當開關管Q1由導通狀態轉換為關斷時,開關管漏極和源極之間的分布電容Cds將被接入電路中,分布電感Ls和勵磁電感 將同時產生反電動勢,并分別對分布電容Cds和Cs進行充、放電,電容與電感在交替進行能量交換的過程中,將產生串、并聯振蕩。

  但由于勵磁電感 的時間常數比Ls、Cs和Cds的時間常數大好多,因此,在產生振蕩的過程中,主要由Ls、Cs和Cds三者產生作用。另外,在開關管開始關斷期間,由于Cds實際上是一個阻抗由小到大,其阻抗變化過程類似于電容充電的可變電阻,它只吸收能量,而不會釋放能量。因此,它在產生振蕩的過程中,只對充電曲線的上升速率起影響,而對放電曲線的下降速率不起影響。

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