無源無損緩沖器的設計與分析 摘要:在分析了現有功率變換電路的各種緩沖吸收電路的基礎上,提出了兩種新穎的無源無損緩沖電路,并且進行詳細的定性分析和實驗,并給出了實驗結果。 關鍵詞:功率變換;緩沖電路;無源;無損
1? 引言 ??? 為了確保功率開關管安全可靠地工作,則功率開關管必須工作在安全區。但在硬開關條件下,功率開關管在開通和關斷過程中可能承受過壓、過流,過大的di/dt和dv/dt的沖擊,使開關管發熱,如不采取保護措施,可能使功率開關管超出安全工作區而損壞。為此,在功率電路中,通常設置緩沖電路或采用軟開關技術,以防止瞬時過壓、過流,過大的di/dt和dv/dt,減小開關損耗,確保開關管工作在安全工作區。 ??? 緩沖電路的形式很多,可根據不同的場合合理選用。常用的緩沖電路,簡單的有無源的并聯RC電路、并聯RCD緩沖電路、RCD限幅箝位緩沖電路等,還有較復雜的有源緩沖、軟開關電路等。有源緩沖電路在電路結構、控制方法上都比較復雜,成本價格也比較高。而無源緩沖電路往往是用緩沖電容C吸收功率開關器件關斷時的能量,然后消耗在電阻R上,雖然可以改善開關器件的關斷特性,但降低了電路的變換效率,并且在大功率場合,需要大功率的電阻,而消耗掉大量能量,甚至改變了設備的工作環境。為此,為了簡化電路,提高變換效率,有必要研究無源無損緩沖吸收電路。已有文獻[1][2][3]對無源無損緩沖電路和軟開關技術作了大量的研究。但是,這些無源無損緩沖電路一方面電路結構比較復雜,另一方面其使用具有一定的局限性。為此,筆者在對 DC/DC, DC/AC變換器進行了大量研究的基礎上,提出了由一只電容和兩只二極管構成的CD2型無源無損緩沖電路和由一只電容、一只電感和兩只二極管構成的CLD2型無源無損緩沖電路。 ??? 本文對CD2和CLD2型無源無損緩沖電路進行了分析,并且給出了在半橋變換電路中的應用結果。 2? CD2型無源無損緩沖電路及其分析 ??? CD2型無源無損緩沖電路可以應用于半橋和全橋變換電路。該電路應用于DC/AC半橋變換器中如圖1所示。
圖1? CD2型無源無損緩沖電路應用于DC/AC半橋變換器 ??? 圖1所示電路中,直流電源電壓為E,電容Cs1,Cs2和開關管S1,S2各為一橋臂構成半橋電路,L,C,R為等效的輸出電路,其中L包含功率電路中的寄生電感。VD1,VD2分別為S1,S2的反并聯二極管。S1的緩沖吸收電路由圖1中虛線框內電容C1和二極管VD11,VD12組成。S2的緩沖吸收電路則由電容C2和二極管VD21,VD22組成。CD2型無源無損緩沖電路共有三個工作模式,如圖2所示。圖中粗線表示電流通路。 (a)導通模式
(b)充電模式
(c)放電模式 圖2? CD2型無源無損緩沖電路三個工作模式
??? 其工作過程如下: ??? 1)導通模式??? S1導通,S2截止,如圖2(a)所示。此時S1導通,有電流通過,C1兩端電壓上正下負,被箝位為電源電壓E,故VD12兩端電壓等于0,而VD11反向截止,其上電壓為-E,在此模式下電容C1中無電流通過。 ??? VC1=E??? (1) ??? 2)充電模式??? S1關斷,S2截止,如圖2(b)所示。此時電路中的等效電感L中的電流通過C1,VD11續流,給C1充電,直到充電電流為0〔如式(2)〕。同時C1的電壓逐步增加,其峰值取決于S1關斷時電流值和電路中等效電感L值,此時,VD12兩端電壓反偏,其值等于VC1-E,VD11導通。 ??? VC1=VC10+ ??? L ??? 3)放電模式??? S1截止,S2截止,如圖2(c)所示。此時C1兩端電壓高于電源電壓,VD12正偏導通,電容C1迅速通過VD12放電到直流電源,直到電容電壓等于電源電壓E時,VD12截止。然后等待下一工作周期的到來。 ??? Vc1-E= ??? 下管S2緩沖電路工作原理類似。 ??? 在該電路中,二極管應選用快恢復二極管,而電容容量可根據電路中所需要緩沖的能量來選取。電容首先吸收功率電路中需要緩沖的能量,然后再向電源釋放能量,由此將緩沖的能量反饋回電源,從而提高了電路的轉換效率。 3? CLD2無源無損緩沖電路及其分析 ??? 圖1所示電路為CD2無源無損緩沖電路在半橋電路中的應用。但是,當電路中需要緩沖吸收的能量較大時則電容電壓增量很大,由于二極管VD12的導通電阻值很小,則電容就以一個很大的沖擊電流放電,這對電路各器件有損害,降低了電路的可靠性,為此,需要在VD12放電支路中串聯一個限流電感L1,在VD22放電支路中串聯一個限流電感L2,如圖3所示。 圖3? CLD2型無源無損緩沖電路應用于DC/AC半橋變換器 ??? CLD2型無源無損緩沖電路的工作模式,也有3個:其一為導通模式,其二為電容續流充電模式,其三為電容與電感諧振放電模式。前兩個工作模式與CD2型緩沖電路相同,模式3等效電路如圖4(c)所示,電容通過E—VD12—L1諧振放電,放電電流波形如圖5所示,諧振放電模式可使二極管VD12實現軟開關,能有效限制放電電流沖擊。
(a)導通模式
(b)充電模式
(c)諧振放電模式 圖4? CLD2型緩沖電路的3個工作模式
圖5? 諧振放電電流波形 ??? 電容選取原則同前,電感的選取原則是要滿足電容、電感諧振半周期時間小于開關管截止期時間即可,此外并無嚴格要求。但是電感值越大,則放電電流峰值越小。 4??? 仿真與實驗結果 ??? 對圖1、圖3所示的電路,我們進行了一些仿真和實驗,實驗數據如下:E=100V,fs=10kHz,C=1μF,L=100μH,占空比D1=40%. ??? 仿真波形和實驗結果分別如圖6、7所示。 (a)? CD2型緩沖電路
(b)? CLD2型緩沖電路
(c)? RCD型截止緩沖電路 圖6? 各類緩沖電路的功率開關管兩端電壓仿真波形
(a)? CD2型緩沖電路??? (b)? CLD2型緩沖電路 (c)? RCD型截止緩沖電路 圖7? 各類緩沖電路的功率開關管兩端電壓實驗波形 ??? 由實驗和仿真結果可以看出,CD2型緩沖電路,CLD2型緩沖電路,RCD型截止緩沖電路的緩沖效果差不多。但明顯可以看出CD2型緩沖電路簡單,可靠,參數容易設計。 5??? 結語 ??? 通過仿真和實驗,說明CD2型和CLD2型無源無損緩沖電路簡單可靠,緩沖效果好,且電路參數設計不是很嚴格,便于實現。該無損緩沖電路已使用在單相500W/400Hz逆變電源中,緩沖效果很好。 |
無源無損緩沖器的設計與分析
- 緩沖器(44711)
相關推薦
無源無損軟開關電路與緩沖吸收方式的效率比較
,單一材質的磁芯并不能達到工程上需要的緩沖效果,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。無源無損緩沖吸收 如果緩沖電感本身是無損的(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
2020-07-08 07:00:00
ADA4800是與有源負載集成的電壓緩沖器
。該緩沖器是一種低功耗、高速、低噪聲、高轉換速率、快速穩定、固定增益的單片放大器,適用于電荷耦合器件(CCD)的應用。對于CCD應用,有源負載電流源(I)可以加載開放源CCD傳感器輸出,緩沖器可以驅動
2020-10-14 16:51:55
LVDS和LVDS_25 I / O標準緩沖器是否符合安全標準?
LVDS和LVDS_25 I / O標準緩沖器是否符合安全標準(我在UG471中沒有看到任何參考,除了句子“7系列FPGA LVDS電流模式驅動器是真正的電流源并產生適當的(EIA / TIA
2020-07-22 13:30:11
為什么上述程序中定義的是一個接收緩沖器?
寄存器來實現的。以上的程序中 USART_RX_BUF[t]在USART.C中定義的是一個接收緩沖器,在這里怎么變成了發送緩沖器?再定義一個發送緩沖器USART_TX_BUF[t]不是更好?
2019-07-16 03:32:02
使用Hi-Z緩沖器簡化AFE設計的教程
緩沖器單芯片實施相比,分立式緩沖器復合環路實施存在的設計難題。分立式緩沖器復合環路架構圖1中Hi-Z AFE的分立式實施使用在復合環路中配置的精密放大器和基于分立式結型場效應晶體管(JFET)的源極跟隨
2022-11-03 07:56:17
基于ladyada設計的帶緩沖器的AVR ISP
描述ATtiny2313 USBtinyISP DIP基于ladyada設計的帶緩沖器的AVR ISP。PCB+展示
2022-08-19 06:45:50
如何測量扇出緩沖器中的附加抖動
中,一個時鐘源要驅動多個器件,因此可使用時鐘緩沖器(通常稱為扇出緩沖器)來復制信號源,提供更高的激勵電平。圖 1. 使用扇出緩沖器創建大量單輸入頻率副本LMK00304 扇出緩沖器就是一個很好的例子
2022-11-21 07:25:28
如何移除多余的緩沖器
。優勢是顯而易見的。由于BJT具有較高的電壓額定值,泄露尖峰會高出幾百伏特,不過仍然處于所要求的開關降額設計范圍內。根據尖峰的幅度不同,常常有可能在不使開關過壓的情況下完全移除緩沖器。移除緩沖器優點
2022-11-17 07:51:39
扇出緩沖器中的附加抖動測量
的不確定性,導致抖動增加。在實際系統中,一個時鐘源要驅動多個器件,因此可使用時鐘緩沖器(通常稱為扇出緩沖器)來復制信號源,提供更高的激勵電平。圖 1. 使用扇出緩沖器創建大量單輸入頻率副本LMK00304
2018-09-13 10:11:44
測量時鐘緩沖器的附加抖動
達到所需的系統抖動性能,一定要保持盡可能低的時鐘抖動,并在整個分配網絡上分配低抖動時鐘源。隨著系統要求的不斷提升,問題也隨之而來:時鐘線路上添加的簡單緩沖器會不會讓時鐘抖動變得更差?如果會,在添加簡單
2018-09-13 14:38:43
美國ACE小型緩沖器產品分類
美國ACE小型緩沖器產品分類SC?25 至 SC?190SC?25 至 SC?190上海就瑞機械設備有限公司 銷售電話021-56467099*** (微信同號) 劉小姐,QQ2411315092
2018-04-21 17:11:16
能夠保持至少1000位的循環緩沖器或FIFO緩沖器?
你好,我通過我的硬件流一些二進制數據,我想使最新的1000位可用的CPU在任何時間點按需。我想通過DMA不斷填充緩沖來實現這一點。因此,我想要一個循環緩沖器或一個能夠保持至少1000位的FIFO緩沖器(UIT8BUF(128)),是否可以在硬件中實現?有什么建議嗎?
2019-09-11 12:58:18
詢問一下關于兩級放大器后接緩沖器的作用,緩沖器的概念到底是什么?
把信號經過兩級放大之后,我要使用ths3201作為緩沖器,那這個緩沖器的作用是什么,如果是為了穩定增益的話,是不是應該把增益設置成0?
2015-08-18 10:56:49
請教一種高精度緩沖器的設計方案:用VVCCS且基于比較器的緩沖器
電路串聯在一起,可減少放大器輸出端的過沖。有沒有可能使用可變電壓控制的電流源來抑制放大器的過沖傾向。這是創建這種放大器以驅動開關電容負載的一種創新方法。好消息是,基于比較器的緩沖器通常是一種功耗比運
2021-04-02 07:32:16
請問FIFO是終結點緩沖器嗎?
嗨,當我們在FIFO或GPIF FIFO中討論FIFO時,FIFO是終結點緩沖器嗎?也就是說,如果使用奴隸FIFO,當外部CPU將一個字節寫入從屬FIFO時,CPU直接將字節寫入端點緩沖器中,或者
2019-07-08 11:13:26
請問如何將緩沖器與AD8221搭配使用 ?
我想在一項應用中使用ad8221 ad8221,目的是放大接收自2個電極的不同電位。為消除高頻噪聲,我在儀表放大器輸入前使用了一個RC濾波器,您認為在濾波器和放大器輸入之間使用一個電壓緩沖器是否會更好。在此情況下,您建議使用哪種模擬器件IC作為電壓緩沖器。
2023-11-24 07:19:57
高性能DAQ系統的ADC電壓基準兩級緩沖器優化設計
,與傳統運算放大器相比,將功耗降低了 22%。具有集成緩沖器的電壓基準源通常缺少在高通道數系統中實現最佳性能所需的驅動強度。該參考設計能夠驅動多個 ADC 并實現 15.77 位的系統 ENOB(使用 18
2018-12-07 11:51:25
線與邏輯、鎖存器、緩沖器、建立時間、緩沖時間的基本概念
基本概念:線與邏輯、鎖存器、緩沖器、建立時間、緩沖時間
基本概念:線與邏輯、鎖存器、緩沖器、建立時間、緩沖時間
標簽/分類:
2007-08-21 15:17:27
1169

高頻串聯逆變器諧振極電容緩沖電路的研究
高頻串聯逆變器諧振極電容緩沖電路的研究
摘要:探討了一種適合MHz級高頻逆變器的無損諧振極電容緩沖器。詳細分析了逆
2009-07-06 13:42:39
1320


高頻逆變器的無損諧振極電容緩沖器的設計
探討了一種適合MHz級高頻逆變器的無損諧振極電容緩沖器。詳細分析了逆變器的換流過程,研究了不同諧振極電容值對器件關斷損耗和總體損耗的影響,給出了設計方法。仿真和實驗波形證明了理論分析的正確性。 含有
2017-12-08 14:46:16
13

高壓直流緩沖器的建模
;接著對高壓直流緩沖器的工作性能進行了實驗驗證和仿真驗證,結果表明高壓直流緩沖器能夠有效地抑制短路電流的峰值和燃弧時間;然后對高壓直流緩沖器的非線性等效電路進行動態響應分析,分析結果表明高壓直流緩沖器只有
2018-02-07 16:07:29
8

緩沖器是什么?AD8244緩沖器設計方案
想要降低系統中增加的噪聲,必須降低電壓噪聲。常用方法——并聯放置多個緩沖器可降低電壓噪聲。但是,該方法會使偏置電流、電流噪聲、輸入電容,統統提高,這時,你需要一款4通道JFET緩沖放大器! 緩沖器是什么? 許多電子電路需要利用一個器件來將不同的電路隔離或分離開。
2018-05-27 05:13:00
14889


集成電路中緩沖器的作用
本文開始介紹了緩沖器和集成電路的概念,其次闡述了集成電路在各方面的應用,最后對接口集成電路中的緩沖器和集成電路中緩沖器的作用進行了介紹。
2018-03-26 14:12:08
24268

緩沖器的作用是什么
緩沖器安裝在井道底坑內,要求其安裝牢固可靠,承載沖擊能力強,緩沖器應與地面垂直并正對轎廂(或對重)下側的緩沖板。緩沖器是一種吸收、消耗運動轎廂或對重的能量,使其減速停止,并對其提供最后一道安全保護的電梯安全裝置。
2018-11-29 17:22:40
39077

起重緩沖器的作用
起重機是一種重型機械,作業時產生的慣性也較大,容易產生意想不到的動作,所以,起重機緩沖器在這時候就起到作用了,起重機緩沖器是吸收起重機的運行動能,以減緩沖擊的,起重機緩沖器作用及類型都十分廣泛。
2018-12-04 15:45:15
10509

汽車緩沖器的作用
汽車緩沖器原理是運用液體來達到對震動的抑制,比如一旦汽車相互的碰撞的話,此時減少緩沖力的任務就是依靠緩沖器來完成的,直接后果就是減少相互的撞擊力,從而減少汽車的損壞,更能增強駕駛員的安全性,而對于沒有經過磨合期的新車而言,則可以提升駕駛舒適度。
2018-12-04 15:57:43
8278

液壓緩沖器的優點
液壓緩沖器是一種安全緩沖裝置,它能夠對作用在它上面的物體進行減速緩沖直至停止,這樣就會對作用的物體起到一定的保護作用。液壓緩沖器性能優秀,在許多行業和產品里都有使用,比如運輸、港口機械、電梯、冶金等行業。液壓緩沖器有如下幾個明顯的優點。
2018-12-16 10:05:03
7625

液壓緩沖器距離
為防止曳引驅動電梯在轎廂向上運行過程中發生超速,導致電梯沖頂,在電梯上都設置有上端站強迫減速開關、上限位保護開關、上極限保護開關、上行超速保護裝置、對重緩沖器等作為安全保護裝置。其中上限位保護開關
2018-12-16 10:09:29
9139

不同數字緩沖器教程
數字緩沖器和三態緩沖器可在數字電路中提供電流放大,以驅動輸出負載,與單輸入,單輸出逆變器或 NOT TTL 7404的門,它在輸出上反轉或補充其輸入信號,“緩沖器”不執行反轉或決策制作功能(如具有
2019-06-26 12:02:27
14102


緩沖器的工作原理及它的作用
緩沖器分為輸入緩沖器和輸出緩沖器兩種;輸入緩沖器的作用是將外設送來的數據暫時存放,以便處理器將它取走,輸出緩沖器的作用是用來暫時存放處理器送往外設的數據。 ? 緩沖器的工作原理: 當液壓緩沖器受到
2021-08-25 17:31:25
22725

液壓緩沖器的工作原理 怎么使用
液壓緩沖器是在工作過程中防止硬性碰撞導致機構損壞的安全緩沖裝置,依靠液壓阻尼對作用在其上的物體進行緩沖減速至停止,起到一定程度的保護作用。 液壓緩沖器工作原理 當撞頭受到沖擊時,活塞桿壓縮油缸
2021-08-25 17:37:52
7500

緩沖器的工作原理 有哪些作用
緩沖寄存器又稱緩沖器,它分輸入緩沖器和輸出緩沖器兩種。前者的作用是將外設送來的數據暫時存放,以便處理器將它取走;后者的作用是用來暫時存放處理器送往外設的數據。有了數控緩沖器,就可以使高速工作的CPU
2021-08-31 17:37:53
9948

怎么使用液壓緩沖器 它的工作原理是什么
液壓緩沖器是在工作過程中防止硬性碰撞導致機構損壞的安全緩沖裝置,依靠液壓阻尼對作用在其上的物體進行緩沖減速至停止,起到一定程度的保護作用。 液壓緩沖器工作原理 當撞頭受到沖擊時,活塞桿壓縮油缸
2021-09-02 17:17:13
4349

使用IDT時鐘緩沖器提升應用設計
IDT 還提供另一個更簡單的 CMOS 緩沖器系列,即5PB11xx系列,由五個時鐘扇出緩沖器成員組成,其中最后兩位數字代表輸出數量。這些緩沖器是非常高性能、低抖動、低偏移和傳播延遲、非常低功耗的直接 CMOS 扇出緩沖器。
2022-05-05 15:41:13
1500


什么是時鐘緩沖器(Buffer)?時鐘緩沖器(Buffer)參數解析
什么是時鐘緩沖器(Buffer)?時鐘緩沖器(Buffer)參數解析 什么是時鐘緩沖器(Buffer)?我們先把這個概念搞清楚。 時鐘緩沖器就是常說的Clock Buffer,通常是指基于非PLL
2022-10-18 18:36:54
18409


buffer緩沖器電路圖與buffer電路示意圖
buffer緩沖器電路圖與buffer電路示意圖 buffer緩沖器的作用 buffer譯名為: 緩沖,緩沖器,緩沖液; buffer緩沖器的作用是什么? 比如在數據傳輸中,用來彌補不同數據處理速率
2022-10-18 19:01:54
27703


液壓緩沖器怎么調節
液壓緩沖器強度是否能夠調節,取決于液壓緩沖器的種類,目前市面上較為常用的液壓緩沖器包括可調液壓緩沖器、不可調液壓緩沖器,這兩種緩沖器調節強度的實際效果是不一樣的。
2023-04-24 16:12:01
2158

液壓緩沖器的優缺點
液壓緩沖器由一般有作為承壓件的軸心、作為緩沖件(介質)的液壓油、作為復位件的彈簧、以及作為殼體的外管所組成。液壓緩沖器的緩沖和復位過程應用多個小孔節流原理和彈簧復位進行緩沖,設計思想新穎,結構緊湊合理,密封性好,工作可靠。
2023-04-24 16:30:25
677

源跟隨器作為緩沖器的使用
對于共源級的分析指出,在給定的電源電壓下,要獲得更高的電壓增益,負載阻抗必須盡可能大。如果這種電路驅動一個低阻抗負載,為了使增益的損失小到可以忽略不計,需要在放大器的后面放置一個“緩沖器”。源跟隨器(也可以稱為共源級放大器)就可以起到一個電壓緩沖器的作用。
2023-04-26 11:24:25
2952


MAX13256的緩沖器設計
MAX13256具有可調過流門限,用于短路保護。不幸的是,這個閾值使得使用標準方法為設備設計緩沖器變得困難。本應用筆記介紹了如何為MAX13256設計電壓緩沖器,同時考慮限流特性。
2023-06-25 14:22:18
585


三態輸出的緩沖器有哪些用途?
三態輸出的緩沖器有哪些用途? 三態輸出緩沖器是一種電子元件,其主要作用是將一個輸入信號轉換成一個可以控制多個輸出設備的信號。這種緩沖器可以被用于一系列的應用,包括數碼電路、計算機、消費電子設備、通信
2023-09-21 15:55:36
1606

如何設計和使用緩沖器
引言:一位朋友要求更一期Snubber的詳細介紹,這個拖更好久了,今天就補上!切斷電路中的電流時,電路中的雜散電感會導致電壓急劇增加,緩沖器電路提供保護,以抑制這個浪涌電壓,吸納在關閉時發生
2023-09-26 15:53:07
616


評論