R課堂 | 緩沖電路的種類和選擇

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※要想使緩沖電路充分發(fā)揮出其效果，需要盡可能靠近開關(guān)器件進(jìn)行安裝。緩沖電路包括由R、L、C等無源元件組成的電路和由半導(dǎo)體元器件組成的有源電路。

※本文介紹了無需控制而且具有成本優(yōu)勢的電路方式——C緩沖電路、RC緩沖電路、放電型RCD緩沖電路和非放電型RCD緩沖電路。

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SiC功率元器件基礎(chǔ)

本文進(jìn)入本系列文章的第二個主題：“緩沖電路的種類和選擇”。

• 漏極和源極之間產(chǎn)生的浪涌

• 緩沖電路的種類和選擇

• C緩沖電路的設(shè)計

• RC緩沖電路的設(shè)計

• 放電型RCD緩沖電路的設(shè)計

• 非放電型RCD緩沖電路的設(shè)計

• 封裝引起的浪涌差異

SiC MOSFET：緩沖電路的種類和選擇

緩沖電路包括由電阻器、線圈、電容器等無源元件組成的電路，以及由半導(dǎo)體元器件組成的有源電路(*1)。在這里將為您介紹無需控制且具有成本優(yōu)勢的電路方式。

圖1為緩沖電路示例。四個電路分別是：在橋式結(jié)構(gòu)的SiC MOSFET上下方一并連接電容器CSNB的（a）C緩沖電路、在各開關(guān)器件的漏極和源極之間連接電阻器RSNB和電容器CSNB的（b）RC緩沖電路、在RC緩沖電路中添加了二極管的（c）放電型RCD緩沖電路、以及將RDC緩沖電路的放電路徑改變后的（d）非放電型RCD緩沖電路。

圖一：緩沖電路的種類

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為了使這些緩沖電路充分發(fā)揮其效用，必須將它們盡可能地靠近開關(guān)器件進(jìn)行安裝。

（a）C緩沖電路的元器件數(shù)量較少，但由于必須配置在橋式結(jié)構(gòu)的上下之間，因此存在布線長度較長的缺點，這種電路方式多用于由分立結(jié)構(gòu)二合一組成的模塊中。

（b）RC緩沖電路可以配置在各開關(guān)器件的附近，但每當(dāng)開關(guān)器件導(dǎo)通時，存儲在CSNB中的能量必須由RSNB全部消耗掉（在橋式結(jié)構(gòu)的情況下，同步側(cè)存儲在CSNB中的能量在死區(qū)時間內(nèi)被回收）。因此，在這種方式中，當(dāng)開關(guān)頻率提高時，RSNB消耗的功率甚至達(dá)到幾瓦的程度，而CSNB不能過大，浪涌抑制效果往往有限。另外，RSNB限制了浪涌吸收能力，這也導(dǎo)致浪涌抑制效果受限。

對于（c）放電型RCD緩沖電路而言，RSNB消耗的功率與（b）RC緩沖電路相同，但由于浪涌僅經(jīng)由二極管來吸收，因此其浪涌吸收效果優(yōu)于（b），更具實用性。但是，需要注意所用二極管的反向恢復(fù)特性，另外還要考慮到吸收浪涌時的電流變化較大，需要盡量減小緩沖電路的布線電感等。此外，即使將RSNB與CSNB并聯(lián)連接，它們在工作上也是相同的。

至于（d）非放電型RCD緩沖電路，RSNB只消耗CSNB所吸收的浪涌能量，所以不必在每次開關(guān)時將CSNB中存儲的能量全部放電。因此，即使提高開關(guān)頻率，RSNB的功耗也不會增加太多，故可增加CSNB的容量，從而可構(gòu)建出浪涌抑制效果非常出色的電路。然而，這種方式的緩沖電路，其布線布局更復(fù)雜，除非使用四層以上的電路板，否則很難實現(xiàn)。

前面介紹的緩沖電路各有優(yōu)缺點，因此需要根據(jù)電源電路的結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)換功率容量來選擇最合適的緩沖電路。從下一篇開始，將為您介紹每種緩沖電路的設(shè)計方法。

*1：“開關(guān)轉(zhuǎn)換器基礎(chǔ)”P95-P107，P95～P107作者：原田耕介、二宮保、顧文建，出版社：CORONA PUBLISHING CO., LTD.1992年2月

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• C緩沖電路的設(shè)計

• RC緩沖電路的設(shè)計

• 放電型RCD緩沖電路的設(shè)計

• 非放電型RCD緩沖電路的設(shè)計

• 封裝引起的浪涌差異

• SiC MOSFET：緩沖電路設(shè)計方法—總結(jié)—

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