分布參數(shù)的性質(zhì)和作用也在改變 - 跟電源專家陶顯芳學(xué)電源技術(shù)(二):漏感與分布電容對輸出波形的影響(下)

2012年10月19日 10:38 來源:電子發(fā)燒友網(wǎng) 作者:陶顯芳 我要評論(0)

  當(dāng)電源開關(guān)管為晶體管時,Cgs和Cds分別與Cbe和Cce對應(yīng),工作原理場效應(yīng)管的工作原理基本相同或相似。不過基區(qū)參與導(dǎo)電的載流子的密度的增加或減少,不是靠靜電感應(yīng)的作用,而是靠基極電流的注入。

  由于開關(guān)管在導(dǎo)通或關(guān)斷期間,其分布參數(shù)的性質(zhì)和作用也在改變,因此,在圖1~5中,要對分布電感Ls和分布電容Cs,以及Cgs和Cds組成的電流回路進行精確計算,難度是很大的。下面,我們將以很長的篇幅來對上面電路進行分析和計算。

  在圖4中,分布電感Ls和分布電容Cs可以看成是一個串聯(lián)振蕩回路,當(dāng)開關(guān)管Q1開始導(dǎo)通的時候,輸入脈沖電壓的上升率遠遠大于輸入電壓通過分布電感Ls對分布電容Cs充電電壓的上升率,此時,串聯(lián)振蕩回路開始吸收能量,輸入電壓通過Lds和Ls對Cs進行充電,流過Ls和Cs的電流按正弦曲線增長;當(dāng)開關(guān)管Q1完全導(dǎo)通以后,Lds的值等于0,此時,輸入脈沖進入平頂階段,相當(dāng)于輸入脈沖電壓的上升率為0,由于,輸入脈沖電壓的上升率遠遠小于分布電感Ls與分布電容Cs進行充、放電時電壓的上升率,因此,振蕩回路開始釋放能量,振蕩回路會產(chǎn)生阻尼振蕩。

  由于分布電感Ls和分布電容Cs的時間常數(shù)相對于勵磁電感 比較小,所以分布電感Ls和分布電容Cs產(chǎn)生阻尼振蕩的過程主要發(fā)生在開關(guān)管Q1導(dǎo)通和關(guān)斷的一瞬間。當(dāng)開關(guān)管Q1導(dǎo)通或關(guān)斷后不久,阻尼振蕩很快就會停止。當(dāng)輸入電壓對分布電容Cs充滿電后,輸入電壓就完全加到勵磁電感 的兩端。如果是反激式開關(guān)電源,流過勵磁電感 的電流將隨時間從0開始線性增加;如果是正激式開關(guān)電源,流過勵磁電感 的電流將隨時間按梯形波曲線增長。

  在開關(guān)管Q1導(dǎo)通期間,由于開關(guān)管的導(dǎo)通內(nèi)阻非常小,分布電容Cds基本上是不起作用的。當(dāng)開關(guān)管Q1由導(dǎo)通狀態(tài)轉(zhuǎn)換為關(guān)斷時,開關(guān)管漏極和源極之間的分布電容Cds將被接入電路中,分布電感Ls和勵磁電感 將同時產(chǎn)生反電動勢,并分別對分布電容Cds和Cs進行充、放電,電容與電感在交替進行能量交換的過程中,將產(chǎn)生串、并聯(lián)振蕩。

  但由于勵磁電感 的時間常數(shù)比Ls、Cs和Cds的時間常數(shù)大好多,因此,在產(chǎn)生振蕩的過程中,主要由Ls、Cs和Cds三者產(chǎn)生作用。另外,在開關(guān)管開始關(guān)斷期間,由于Cds實際上是一個阻抗由小到大,其阻抗變化過程類似于電容充電的可變電阻,它只吸收能量,而不會釋放能量。因此,它在產(chǎn)生振蕩的過程中,只對充電曲線的上升速率起影響,而對放電曲線的下降速率不起影響。

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