3.2.1 二极管反向恢复电流抑制电路
对于图5(a)的Boost电路,Q1开通后,D1将关断。但由于此前D1上的电流为工作电流,要降为零,其dv/dt将很高。D1的关断只能靠反向恢复电流尖峰,而现有的抑制二极管反向恢复电流的方法大多只适用于特定的变换器电路,而且只对应某一种的输入输出模式,适用性很差。国外有人提出了图5(b)的电路[6],可以较好地解决这一缺陷。
图5(b)的关键在于把一个辅助二极管(D2)、一个小的辅助电感(L2)与主功率电感(L1)的部分线圈串联,然后与主二极管(D1)并联。其工作原理是,在Q1开通时,利用辅助电感及辅助二极管构成的辅助电路进行分流,使主二极管D1上的电流降为零,并维持到Q1关断。由于电感L2的作用,辅助二极管D2上的反向恢复电流是很小的,可以忽略。
图5 Boost电路及其二极管反向恢复电路
这种方法除了可用于一般的变换器电路,以限制主二极管的反向恢复电流,还可以用在输入输出整流二极管的恢复电流抑制上。图6是这种应用的举例。这种技术应用在一般的电源电路里,都可以获得有效抑制反向恢复尖峰电流、降低EMI、减少损耗提高效率的效果。
(a) 输入整流电路
(b) 输出整流电路
图6 输入输出整流二极管反向恢复电流抑制电路
3.2.2 无损缓冲电路
在变换器电路中,主二极管反向恢复时,会对开关管造成很大的电流、电压应力,引起很大的功耗,极易造成器件的损坏。为了抑制这种反向恢复电流,减少损耗,而提出了一种无损缓冲电路[5],如图7所示。
图7 无损缓冲电路
其主要工作原理是,主开关Q开通时的di/dt应力、关断时的dv/dt应力分别受L1、C1所限制,利用L1、C1、C2之间相互的谐振及能量转换,实现对主二极管D反向恢复电流的抑制,使开关损耗、EMI大大减少。不仅如此,由于开通时C1上的能量转移到C2,关断时C2和L1上的能量转移到负载,这种缓冲电路的损耗很低,效率很高。
3.2.3 无源补偿技术
传统的共模干扰抑制电路如图8所示。为了使通过滤波电容Cy流入地的漏电流维持在安全范围,Cy的值都较小,相应的扼流线圈LCM就变大,特别是由于LCM要传输全部的功率,其损耗、体积和重量都会变大。应用无源补偿技术,则可以在不影响主电路工作的情况下,较好地抑制电路的共模干扰,并可减少LCM、节省成本。
图8 共模干扰滤波器
由于共模干扰是由开关器件的寄生电容在高频时的dv/dt产生的,因此,用一个额外的变压器绕组在补偿电容上产生一个180°的反向电压,产生的补偿电流再与寄生电容上的干扰电流迭加,从而消除干扰。这就是无源补偿的原理。