分布参数的性质和作用也在改变 - 跟电源专家陶显芳学电源技术(二):漏感与分布电容对输出波形的影响(下)

2012年10月19日 10:38 来源:电子发烧友网 作者:陶显芳 我要评论(0)

  当电源开关管为晶体管时,Cgs和Cds分别与Cbe和Cce对应,工作原理场效应管的工作原理基本相同或相似。不过基区参与导电的载流子的密度的增加或减少,不是靠静电感应的作用,而是靠基极电流的注入。

  由于开关管在导通或关断期间,其分布参数的性质和作用也在改变,因此,在图1~5中,要对分布电感Ls和分布电容Cs,以及Cgs和Cds组成的电流回路进行精确计算,难度是很大的。下面,我们将以很长的篇幅来对上面电路进行分析和计算。

  在图4中,分布电感Ls和分布电容Cs可以看成是一个串联振荡回路,当开关管Q1开始导通的时候,输入脉冲电压的上升率远远大于输入电压通过分布电感Ls对分布电容Cs充电电压的上升率,此时,串联振荡回路开始吸收能量,输入电压通过Lds和Ls对Cs进行充电,流过Ls和Cs的电流按正弦曲线增长;当开关管Q1完全导通以后,Lds的值等于0,此时,输入脉冲进入平顶阶段,相当于输入脉冲电压的上升率为0,由于,输入脉冲电压的上升率远远小于分布电感Ls与分布电容Cs进行充、放电时电压的上升率,因此,振荡回路开始释放能量,振荡回路会产生阻尼振荡。

  由于分布电感Ls和分布电容Cs的时间常数相对于励磁电感 比较小,所以分布电感Ls和分布电容Cs产生阻尼振荡的过程主要发生在开关管Q1导通和关断的一瞬间。当开关管Q1导通或关断后不久,阻尼振荡很快就会停止。当输入电压对分布电容Cs充满电后,输入电压就完全加到励磁电感 的两端。如果是反激式开关电源,流过励磁电感 的电流将随时间从0开始线性增加;如果是正激式开关电源,流过励磁电感 的电流将随时间按梯形波曲线增长。

  在开关管Q1导通期间,由于开关管的导通内阻非常小,分布电容Cds基本上是不起作用的。当开关管Q1由导通状态转换为关断时,开关管漏极和源极之间的分布电容Cds将被接入电路中,分布电感Ls和励磁电感 将同时产生反电动势,并分别对分布电容Cds和Cs进行充、放电,电容与电感在交替进行能量交换的过程中,将产生串、并联振荡。

  但由于励磁电感 的时间常数比Ls、Cs和Cds的时间常数大好多,因此,在产生振荡的过程中,主要由Ls、Cs和Cds三者产生作用。另外,在开关管开始关断期间,由于Cds实际上是一个阻抗由小到大,其阻抗变化过程类似于电容充电的可变电阻,它只吸收能量,而不会释放能量。因此,它在产生振荡的过程中,只对充电曲线的上升速率起影响,而对放电曲线的下降速率不起影响。

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