分布电容Cs两端电压的波形 - 跟电源专家陶显芳学电源技术（三）：漏感与分布电容数学分析

　　图6-b是当电源开关管Q1导通到关断时，分布电容Cs两端电压的波形。在图6-b中，当电源开关管Q1导通的瞬间，即t = t0~t1时刻，输入电压由0突然上升到U，但由于分布电感Ls的存在，分布电容Cs两端的电压 并不能像输入电压（方波）那样，由0突然升到U，因为 电压的上升率不但要受到分布电感Ls的限制，同时也要受到电源开关管导通速度的限制，即：分布电容Cs开始被输入电压U充电时，其两端电压 的上升率除了受到L、R、C等元件的时间常数影响外，还要受到电源开关管导通速度的影响。

　　另外，LC谐振电路的振荡幅度对于正激式开关电源和反激式开关电源是不同的。对于正激式开关电源，当电源开关管Q1导通的时候，开关变压器要向负载输出能量，其等效负载电阻R的值相对比较小，衰减系数相对也比较小，因此，LC振荡被阻尼就比较厉害，振荡幅度下降就比较快。一般当第一个振荡周期过后，LC回路就很难再振荡起来。

　　对于反激式开关电源，当电源开关管Q1导通的时候，开关变压器只是存储能量，没有能量输出，因此，等效负载电阻R的值相对比较大，衰减系数相对比较大（约等于1）；此时，LC振荡的波形与等幅振荡的波形比较接近，其最大振荡幅度Um约等于分布电容Cs两端电压的半波平均值 ，即：分布电容Cs两端电压 的峰值电压Up约等于输入电压U的2倍。请参考图6-b。

　　我们从（21）式以及图3和图4可以看出：当电源开关管Q1导通时，分布电容Cs两端电压 （也是励磁电感 两端的电压），由一个最大振幅约等于输入电压U的正弦振荡电压与一个分布电容Cs两端电压的半波平均值 迭加。

　　当电源开关管Q1关断瞬间，即t = t10~t11时刻，开关变压器初级线圈的电流回路突然被切断，原来存储于 、Cs、 中的能量，只能通过等效负载R和电源开关管的内阻（分布电容Cds）进行充电来释放。

　　由于图3等效电路中的各元器件参数，在电源开关管导通期间（图4）和关断期间（图5）都不一样，因此，（21）式的计算结果只适用于开关管导通期间分布电容Cs两端电压，或通过（21）式求流漏感 的电流。而当电源开关管Q1关断时，由于开关变压器次级线圈整流滤波电路被接通（反激式开关电源），等效负载电阻R突然会变小，此时，LC振荡主要在漏感 和电源开关管的分布电容Cds组成的充放电回路中进行。

　　由于Cds为开关管内部的扩散电容，属于电阻性质，当开关管完全关断之后，阻值为无限大，漏感 产生的反电动势 只会对Cds进行充电（通过开关管的内阻释放能量），而Cds不会对漏感 进行反充电；因此，当漏感 储存的能量释放完后，其后续振荡过程也不会再发生。

　　当开关管完全关断时（图5），加于分布电容Cds两端的电压，正好是输入电压U与漏感 产生的反电动势电压 和励磁电感 产生的反电动势电压 三者之和。因此，当开关管关断时，在开关管的D、S极之间会产生很高的尖峰脉冲电压。为了防止尖峰脉冲把开关管的漏极与源极击穿，在实际应用中，一般都要对开关管采取过压保护措施。


下节将继续报道：电源开关管的过压保护电路，敬请关注。

——电子发烧友网版权所有，转载请注明出处！