基本拓撲電路上一般沒有吸收緩衝電路，實際電路上一般有吸收緩衝電路
，吸收與緩衝是工程需要
，不是拓撲需要。

 

吸收與緩衝的功效：

 

● 防止器件損壞，吸收防止電壓擊穿，緩衝防止電流擊穿

● 使功率器件遠離危險工作區
，從而提高可靠性

● 降低（開關）器件損耗，或者實現某種程度的關軟開

● 降低di/dt和dv/dt
，降低振鈴，改善EMI品質

● 提高效率（提高效率是可能的
，但弄不好也可能降低效率）

 

也就是說，防止器件損壞隻是吸收與緩衝的功效之一，其他功效也是很有價值的。

 

吸收

 

吸收是對電壓尖峰而言。

 

電壓尖峰的成因：

● 電壓尖峰是電感續流引起的。

● 引起電壓尖峰的電感可能是：變壓器漏感、線路分布電感、器件等效模型中的感性成分等。

● 引起電壓尖峰的電流可能是：拓撲電流、二極管反向恢複電流、不恰當的諧振電流等。

減少電壓尖峰的主要措施是：

● 減少可能引起電壓尖峰的電感，比如漏感
、布線電感等

● 減少可能引起電壓尖峰的電流，比如二極管反向恢複電流等

● 如果可能的話，將上述電感能量轉移到別處。

● 采取上述措施後電壓尖峰仍然不能接受
，最後才考慮吸收。吸收是不得已的技術措施

 

拓撲吸

 

 

 

將開關管Q1、拓撲續流二極管D1和一個無損的拓撲電容C2組成一個在布線上盡可能簡短的吸收回路。

 

拓撲吸收的特點：

 

● 同時將Q1、D1的電壓尖峰、振鈴減少到最低程度。

● 拓撲吸收是無損吸收，效率較高。

● 吸收電容C2可以在大範圍內取值。

● 拓撲吸收是硬開關
，因為拓撲是硬開關。

 

體二極管反向恢複吸收

 

開關器件的體二極管的反向恢複特性
，在關斷電壓的上升沿發揮作用，有降低電壓尖峰的吸收效應。

 

RC 吸收

 

 

 

● RC吸收的本質是阻尼吸收。

● 有人認為R 是限流作用，C是吸收。實際情況剛好相反。

● 電阻R 的最重要作用是產生阻尼，吸收電壓尖峰的諧振能量，是功率器件。

● 電容C的作用也並不是電壓吸收，而是為R阻尼提供能量通道。

● RC吸收並聯於諧振回路上，C提供諧振能量通道
，C 的大小決定吸收程度，最終目的是使R形成功率吸收。

● 對應一個特定的吸收環境和一個特定大小的電容C，有一個最合適大小的電阻R，形成最大的阻尼
、獲得最低的電壓尖峰。

● RC吸收是無方向吸收，因此RC吸收既可以用於單向電路的吸收，也可用於雙向或者對稱電路的吸收。

 

RC 吸收設計

 

 

 

● RC吸收的設計方法的難點在於：吸收與太多因素有關
，比如漏感
、繞組結構
、分布電感電容、器件等效電感電容

、電流、電壓、功率等級
、di/dt、dv/dt、頻率
、二極管反向恢複特性等等。而且其中某些因素是很難獲得準確的設計參數的。

● 比如對二極管反壓的吸收，即使其他情況完全相同，使用不同的二極管型號需要的RC吸收參數就可能有很大差距。很難推導出一個通用的計算公式出來。

● R 的損耗功率可大致按下式估算：

Ps = FCU2

其中U為吸收回路拓撲反射電壓。

● 工程上一般應該在通過計算或者仿真獲得初步參數後，還必須根據實際布線在板調試

，才能獲得最終設計參數。

 

RCD 吸收

 

 

 

特點

 

● RCD吸收不是阻尼吸收
，而是靠非線性開關D 直接破壞形成電壓尖峰的諧振條件
，把電壓尖峰控製在任何需要的水平。

● C 的大小決定吸收效果（電壓尖峰），同時決定了吸收功率（即R的熱功率）。

● R 的作用隻是把吸收能量以熱的形式消耗掉。其電阻的最小值應該滿足開關管的電流限製
，最大值應該滿足PWM逆程RC放電周期需要，在此範圍內取值對吸收效果影響甚微。

● RCD吸收會在被保護的開關器件上實現某種程度的軟關斷
，這是因為關斷瞬間開關器件上的電壓即吸收電容C上的電壓等於0，關斷動作會在C 上形成一個充電過程
，延緩電壓恢複
，降低dv/dt
，實現軟關斷。

不適應性

● RCD吸收一般不適合反激拓撲的吸收

，這是因為RCD吸收可能與反激拓撲相衝突。

● RCD吸收一般不適合對二極管反壓尖峰的吸收
，因為RCD吸收動作有可能加劇二極管反向恢複電流。

 

鉗位吸收

 

RCD 鉗位

 

● 盡管RCD鉗位與RCD吸收電路可以完全相同
，但元件參數和工況完全不同。RCD吸收RC時間常數遠小於PWM周期，而RCD鉗位的RC時間常數遠大於PWM周期。

● 與RCD吸收電容的全充全放工況不同
，RCD鉗位的電容可以看成是電壓源

，其RC充放電幅度的穀值應不小於拓撲反射電壓，峰值即鉗位電壓。

● 由於RCD鉗位在PWM電壓的上升沿和下降沿都不會動作，隻在電壓尖峰出現時動作，因此RCD鉗位是高效率的吸收。

齊納鉗位

● 齊納鉗位的幾種形式。

● 齊納鉗位也是在電壓尖峰才起作用，也是高效率吸收。

● 某些場合，齊納鉗位需要考慮齊納二極管的反向恢複特性對電路的影響。

● 齊納吸收需注意吸收功率匹配,必要時可用有源功率器件組成大功率等效電路

 

無損吸收

 

 

無損吸收的條件

 

● 吸收網絡不得使用電阻。

● 不得形成LD電流回路。

● 吸收回路不得成為拓撲電流路徑。

● 吸收能量必須轉移到輸入側或者輸出側。

● 盡量減少吸收回路二極管反向恢複電流的影響。

 

無損吸收是強力吸收，不僅能夠吸收電壓尖峰，甚至能夠吸收拓撲反射電壓，比如：

 

 

緩衝

緩衝是對衝擊尖峰電流而言

 

● 引起電流尖峰第一種情況是二極管（包括體二極管）反向恢複電流。

● 引起電流尖峰第二種情況是對電容的充放電電流。這些電容可能是：電路分布電容、變壓器繞組等效分布電容、設計不恰當的吸收電容
、設計不恰當的諧振電容
、器件的等效模型中的電容成分等等。

 

緩衝的基本方法：

在衝擊電流尖峰的路徑上串入某種類型的電感

，可以是以下類型：

 

 

緩衝的特性：

 

● 由於緩衝電感的串入會顯著增加吸收的工作量
，因此緩衝電路一般需要與吸收電路配合使用。

● 緩衝電路延緩了導通電流衝擊，可實現某種程度的軟開通（ZIS)。

● 變壓器漏感也可以充當緩衝電感。

 

LD 緩衝

 

 

 

特點：

● 可不需要吸收電路配合。

● 緩衝釋能二極管與拓撲續流二極管電流應力相當甚至更大。

● 緩衝釋能二極管的損耗可以簡單理解為開關管減少的損耗。

● 適當的緩衝電感（L3）參數可以大幅度減少開關管損耗，實現高效率。

 

LR 緩衝

 

 

 

特點：

 

● 需要吸收電路配合以轉移電感剩餘能量。

● 緩衝釋能電阻R的損耗較大，可簡單理解為是從開關管轉移出來的損耗。

● R、L參數必須實現最佳配合，參數設計調試比較難以掌握。

● 隻要參數適當仍然能夠實現高效率。

 

飽和電感緩衝

 

 

 

● 飽和電感的電氣性能表現為對di/dt敏感。

● 在一個衝擊電流的上升沿，開始呈現較大的阻抗，隨著電流的升高逐漸進入飽和，從而延緩和削弱了衝擊電流尖峰，即實現軟開通。

● 在電流達到一定程度後

，飽和電感因為飽和而呈現很低的阻抗
，這有利於高效率地傳輸功率。

● 在zai電dian流liu關guan斷duan時shi，電dian感gan逐zhu漸jian退tui出chu飽bao和he狀zhuang態tai，一yi方fang麵mian，由you於yu之zhi前qian的de飽bao和he狀zhuang態tai的de飽bao和he電dian感gan量liang非fei常chang小xiao，即ji儲chu能neng和he需xu要yao的de釋shi能neng較jiao小xiao。另ling一yi方fang麵mian，退tui出chu時shi電dian感gan量liang的de恢hui複fu可ke以yi減jian緩huan電dian壓ya的de上shang升sheng速su度du，有you利li於yu實shi現xian軟ruan關guan斷duan。

● 以Ls2為例，5u表示磁路截麵積5mm2

，大致相當於1顆PC40材質4*4*2的小磁芯。

 

飽和電感特性

 

● 熱特性

飽和電感是功率器件，通過進入和退出飽和過程的磁滯損耗（而不是渦流損耗或者銅損）吸收電流尖峰能量，主要熱功率來自於磁芯。

 

這zhe一yi方fang麵mian要yao求qiu磁ci芯xin應ying該gai是shi高gao頻pin材cai料liao，另ling一yi方fang麵mian要yao求qiu磁ci芯xin溫wen度du在zai任ren何he情qing況kuang下xia不bu得de超chao過guo居ju裏li溫wen度du。這zhe意yi味wei著zhe飽bao和he電dian感gan的de磁ci芯xin應ying該gai具ju有you最zui有you利li的de散san熱re特te性xing和he結jie構gou，即ji：更高的居裏溫度、更高的導熱係數、更大的散熱麵積、更短的熱傳導路徑。

 

● 飽和特性

顯然飽和電感一般不必考慮使用氣隙或者不易飽和的低導磁率材料。

 

● 初始電感等效特性

在其他條件相同情況下，較低導磁率的磁芯配合較多匝數、與較高導磁率的磁芯配合較少匝數的飽和電感初始電感相當，緩衝效果大致相當。

 

這意味著直接采用1 匝的穿心電感總是可能的，因為任何多匝的電感總可以找到更高導磁率的磁芯配合1 匝等效之。這還意味著磁芯最高導磁率受到限製
，如果一個適合的磁芯配合1 匝的飽和電感，將沒有使用更高導磁率的磁芯配合更少匝數的可能。

 

● 磁芯體積等效特性

在(zai)其(qi)他(ta)條(tiao)件(jian)相(xiang)同(tong)情(qing)況(kuang)下(xia)，相(xiang)同(tong)體(ti)積(ji)的(de)磁(ci)芯(xin)的(de)飽(bao)和(he)電(dian)感(gan)緩(huan)衝(chong)效(xiao)果(guo)大(da)致(zhi)相(xiang)當(dang)。既(ji)然(ran)如(ru)此(ci)，磁(ci)芯(xin)可(ke)以(yi)按(an)照(zhao)最(zui)有(you)利(li)於(yu)散(san)熱(re)的(de)磁(ci)路(lu)進(jin)行(xing)設(she)計(ji)。比(bi)如(ru)細(xi)長(chang)的(de)管(guan)狀(zhuang)磁(ci)芯(xin)比(bi)環(huan)狀(zhuang)磁(ci)芯(xin)、多個小磁芯比集中一個大磁芯
、穿心電感比多匝電感顯然具有更大的散熱表麵積。

 

● 組合特性

有時候，單一材質的磁芯並不能達到工程上需要的緩衝效果
，采用多種材質的磁芯相互配合或許才能能夠滿足工程需要。

 

 

無源無損緩衝吸收

 

 

 

● 如果緩衝電感本身是無損的（非飽和電感），而其電感儲能又是經過無損吸收的方式處理的
，即構成無源無損緩衝吸收電路
，實際上這也是無源軟開關電路。

● 緩衝電感的存在延遲和削弱的開通衝擊電流
，實現了一定程度的軟開通。

● 無損吸收電路的存在延遲和降低了關斷電壓的dv/dt，實現了一定程度的軟關斷。

● shixianwuyuanruankaiguandetiaojianyuwusunxishoudazhixiangtong。bingbushisuoyoutuopudounenggoudajianchuyigewuyuanruankaiguandianlu。yincichulejingdiandedianluwai，henduowuyuanruankaiguandianludoushibeizhuanlideremen。

● 無wu源yuan無wu損sun軟ruan開kai關guan電dian路lu效xiao率lv明ming顯xian高gao於yu其qi他ta緩huan衝chong吸xi收shou方fang式shi，與yu有you源yuan軟ruan開kai關guan電dian路lu效xiao率lv相xiang差cha無wu幾ji。因yin此ci隻zhi要yao能neng夠gou實shi現xian無wu源yuan軟ruan開kai關guan的de電dian路lu，可ke不bu必bi采cai用yong有you源yuan軟ruan開kai關guan。

 

吸收緩衝電路性能對

 

 

濾波緩

 

 

 

● 電路中的電解電容一般具有較大的ESR（典型值是百毫歐姆數量級）
，這引起兩方麵問題：一是濾波效果大打折扣；二是紋波電流在ESR上產生較大損耗
，這不僅降低效率
，而且由於電解電容發熱直接導致的可靠性和壽命問題。

● 一(yi)般(ban)方(fang)法(fa)是(shi)在(zai)電(dian)解(jie)電(dian)容(rong)上(shang)並(bing)聯(lian)高(gao)頻(pin)無(wu)損(sun)電(dian)容(rong)，而(er)事(shi)實(shi)上(shang)
，這(zhe)一(yi)方(fang)法(fa)並(bing)不(bu)能(neng)使(shi)上(shang)述(shu)問(wen)題(ti)獲(huo)得(de)根(gen)本(ben)的(de)改(gai)變(bian)
，這(zhe)是(shi)由(you)於(yu)高(gao)頻(pin)無(wu)損(sun)電(dian)容(rong)在(zai)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)常(chang)用(yong)頻(pin)率(lv)範(fan)圍(wei)內(nei)仍(reng)然(ran)存(cun)在(zai)較(jiao)大(da)的(de)阻(zu)抗(kang)的(de)緣(yuan)故(gu)。

● 提出的辦法是：用電感將電解和CBB分開，CBB位於高頻紋波電流側
，電解位於直流（工頻）側

，各自承擔對應的濾波任務。

● 設計原則：Π形濾波網絡的諧振頻率Fn應該錯開PWM頻率Fp。可取Fp=（1.5～２）Fn 。

● 這一設計思想可以延伸到直流母線濾波的雙向緩衝

，或者其他有較大濾波應力的電路結構。

 

振鈴

 

 

 

 

振鈴的危害：

 

● MEI測試在振鈴頻率容易超標。

● 振鈴將引起振鈴回路的損耗，造成器件發熱和降低效率。

● 振鈴電壓幅度超過臨界值將引起振鈴電流，破環電路正常工況

，效率大幅度降低。

 

振鈴的成因：

 

● 振zhen鈴ling多duo半ban是shi由you結jie電dian容rong和he某mou個ge等deng效xiao電dian感gan的de諧xie振zhen產chan生sheng的de。對dui於yu一yi個ge特te定ding頻pin率lv的de振zhen鈴ling，總zong可ke以yi找zhao到dao原yuan因yin。電dian容rong和he電dian感gan可ke以yi確que定ding一yi個ge頻pin率lv，而er頻pin率lv可ke以yi觀guan察cha獲huo得de。電dian容rong多duo半ban是shi某mou個ge器qi件jian的de結jie電dian容rong，電dian感gan則ze可ke能neng是shi漏lou感gan。

● 振鈴最容易在無損（無電阻的）回路發生。比如：副邊二極管結電容與副邊漏感的諧振、雜散電感與器件結電容的諧振
、吸收回路電感與器件結電容的諧振等等。

振鈴的抑製：

● 磁珠吸收，隻要磁珠在振鈴頻率表現為電阻，即可大幅度吸收振鈴能量，但是不恰當的磁珠也可能增加振鈴。

● RC 吸收

，其中C可與振鈴（結）電容大致相當，R 按RC吸收原則選取。

● 改變諧振頻率，比如：隻要將振鈴頻率降低到PWM頻率相近，即可消除PWM上的振鈴。

● 特別地，輸入輸出濾波回路設計不當也可能產生諧振，也需要調整諧振頻率或者其他措施予以規避。

 

吸收緩衝能量再利用

 

 

RCD吸收能量回收電路

 

隻要將吸收電路的正程和逆程回路分開
，形成相對0 電位的正負電流通道
，就能夠獲得正負電壓輸出。其設計要點為：

 

RCD吸收電路參數應主要滿足主電路吸收需要，不建議采用增加吸收功率的方式增加直流輸出功率。