中心議題：

• 常規RC吸收電路的功耗
• 高頻整流電路中的新型電壓毛刺無損吸收電路設計
• LC選取的原則

解決方案：

• 主變壓器二次為橋式整流電路的電壓毛刺無損吸收電路
• 主變壓器二次為雙半波整流電路的電壓毛刺無損吸收電路

電壓毛刺是高頻變換器研製和生產過程中的棘手問題，處理得不好會帶來許多的問題

，諸如：功率管的耐壓必須提高
，而且耐壓越高
，其通態電壓越大，功耗越大
，這不僅使產品效率降低，而且使電路可靠性降低；另外
，高頻雜音的增加，對環境造成汙染；為了達到指標，必須進一步采取措施

，結果不僅使產品體積增大，而且使成本增加。解決辦法通常是：增加主變壓器中各線圈的耦合程度，以減少漏感（例如雙線並繞等）；選用結電容小
，恢複時間短的優質開關管；增加吸收電路，最常用的是RC吸收電路，這種電路雖結構簡單，但是有損的，而且變換器功率越大
，需要的C越大
，使R上的功耗也越大

，導致Rdetijihenda，qijieguoshichanpinzhongchangchangzhuangyoutijidadedianzudianrong
，shiyunxinghuanjingehua，zhengjixiaolvjiangdi。xianranzhexiejiejuebanfabulixiang，benwenjiangjieshaoliangzhongwusundianyamaocihuishoudianlu。

1 常規RC吸收電路的功耗

RC吸收電路如圖1所示
，設主變壓器一次側為半橋或全橋電路，二次側為極性交變的脈寬調製方波，並且帶有毛刺，如圖2所示。這樣在RC串聯電路中就有充放電過程，在R上就會有功耗。為分析方便，先不考慮電壓毛刺，uAC的電壓波形為極性交變的方波。

圖1 高頻整流的RC吸收電路

圖2 高頻調製方波

設某一時刻t=0時uAC的極性為上正下負，大小為Eo

，C上的電壓為Eo，極性上負下正
，等效電路如圖3所示。由電路方程可得
Eo= idt－Eo＋iR

圖3 等效電路

由初始條件t=0時，i=2Eo/R
，解得i=2Eoe－t/RC/R。電阻R上的消耗功率WR= i2Rdt=2CEo2
，即C上的電壓從－Eo→＋Eo變化過程中，R上的功耗為2CEo2。

充電過程結束最終C上的電壓為Eo
，極性反轉。一個周期內uAC翻轉兩次，R上的總功耗為4CEo2。例如：一個輸出為48V的整流器，Eo通常約為150V
，頻率f取50kHz，電容C取1nF
，則R上的功耗WR=4CEo2×f=5W。考慮毛刺的因素實際值遠大於此值。顯然
，對於大功率高頻率變換器，R上的功耗是相當大的。
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2 主變壓器二次為橋式整流電路的電壓毛刺無損吸收電路

二次為橋式整流電路如圖4所示。圖中D1，D2，D3
，D4為主整流管
；D11及D12為毛刺吸收電路專用二極管。Lo與Co為主整流電路中的電感和電容
；C為毛刺能量儲存電容。L
，S，D組成毛刺能量轉換釋放電路。主變壓器中繞組CD和脈衝轉換電路一起形成S的開關控製脈衝ugs，與繞組AB形成固定的相位關係。繞組AB的電壓uAB波形與S上的驅動脈衝波形示於圖5。

圖4    全橋整流電路與電壓尖峰吸收電路
                
(a) uAB波形                                    (b) ugs波形
圖5 uAB與ugs的相位關係

其吸收原理如下所述。
1）t1－t2時段    uAB處於高毛刺階段
，毛刺最大值比正常值Uo高出ΔU，這時由D1，D2，D11
，D12形成全橋整流電路，對C充電
，具體講是D1和D12導通
，uAB的毛刺部分將被C所吸收，使uc=Uo＋ΔU。顯然，C越大，ΔU越小
；毛刺越高，ΔU越大。

2）t2－t3時段    uAB="Uo"
，D12反偏截止。D1與D4導通，忽略D1與D4上的壓降，UEF=Uo。以E為電壓參考點

，UF比UE電位低Uo，記作－Uo
；由於UC=UEG=Uo＋ΔUo，則UG比UE低Uo＋ΔU


，記作－（Uo＋ΔU）

；這樣UFG=UF－UG=ΔU。

由圖5（b）可以看出，在t1－t3時間段開關管S被觸發導通，UFG將使L中的電流逐步上升，使C上高於Uo部分的電壓ΔU的能量逐漸轉移到L上，當t3時刻uAB消失
，ugs同時也消失，S截止。L上的能量將通過D向輸出電容Co釋放，形成電壓毛刺的無損吸收。

3）t4－t5時段    繞組AB之間的電壓反向
，此時D2與D11導通，對C充電
，之後的工作過程同t1－t2時間段。

4）t5－t6時段    工作過程同t2－t3時間段。

t7時刻開始，電路將重複以上過程。

3 主變壓器二次為雙半波整流電路的電壓毛刺無損吸收電路

二次為雙半波整流電路如圖6所示。為分析方便，仍忽略D1
，D2，D3的壓降。顯然uAB的波形、S的驅動脈衝波形與圖5完全一致。其工作過程與橋式整流電路相似，在此不再贅述。

圖6 雙半波整流電路與電壓尖峰吸收電路

4 關於LC選取的原則

為使上述電壓毛刺無損吸收電路正常工作
，在設計LC時注意下述2個問題：

1）過大的C將會使整流二極管開機瞬間衝擊電流增加
，過小的C將導致吸收毛刺過程中過大的電壓增量ΔU

，因此C要選擇適當
；
2）過大的L將使C中的ΔU能量無法及時轉移到L中
，因為ΔU=Ldi/dt，L過大，將使其中的電流增長速度減慢
；L過小，則di/dt過大將使承受的應力加大隻能選取大電流的開關管，同時對向輸出端釋放電感能量的二極管（圖4中的D

，圖6中的D4）也提高了容量要求，因此
，L的選擇也要適當。