緩沖電路
關注創建者：匿名 創建時間：2021-08-19
緩沖電路的實例教程
基本拓撲電路上一般沒有吸收緩沖電路，實際電路上一般有吸收緩沖電路，吸收與緩沖是工程需要，不是拓撲需要。
緩沖電路是控制開關器件快速上升和下降引起的瞬態尖峰的重要辦法。它們通常主要是由一些無源器件組成的網絡，用來控制電路中無功元件產生的振蕩。合理的緩沖電路，可以提高電路的可靠性和效率，降低EMI，并實現更高的工作頻率。緩沖器的基本目的是吸收由寄生成分引起的無功能量，并且將能量消耗掉或者將引導至能夠回收的地方。
而來自磁性器件和長PCB走線或環路中的電感，以及半導體結電容和布線耦合，這些是無功能量的常見來源。無論如何由于根本原因通常是寄生參數的影響，所以最重要的原則是盡量減少這些寄生參數。至于怎么樣才能做到這一點，將在后面的章節中更詳細地討論。但在這里，我們是假設在PCB布局已經很好地完成了接下來談論如何設計緩沖器大多數緩沖器都是針對特定的問題去設計的但是還是做一些分類可以幫助理解。第一個分類標準是將它們分成無源（只是電阻、電容、電感和二極管的組合）和有源（使用開關管）緩沖吸收電路，但另一個分類標準是看緩沖器是屬于能量耗散還是非耗散類型，第三個分類標準是控制電壓還是電流。任何時候感性元件遇到容性元件，如果還存在快速變化的電流或電壓，其結果可能就是產生振蕩。
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緩沖電路是控制開關器件快速上升和下降引起的瞬態尖峰的重要辦法。它們通常主要是由一些無源器件組成的網絡，用來控制電路中無功元件產生的振蕩。合理的緩沖電路，可以提高電路的可靠性和效率，降低EMI，并實現更高的工作頻率。緩沖器的基本目的是吸收由寄生成分引起的無功能量，并且將能量消耗掉或者將引導至能夠回收的地方。
而來自磁性器件和長PCB走線或環路中的電感，以及半導體結電容和布線耦合，這些是無功能量的常見來源。無論如何由于根本原因通常是寄生參數的影響，所以最重要的原則是盡量減少這些寄生參數。至于怎么樣才能做到這一點，將在后面的章節中更詳細地討論。但在這里，我們是假設在PCB布局已經很好地完成了接下來談論如何設計緩沖器大多數緩沖器都是針對特定的問題去設計的但是還是做一些分類可以幫助理解。第一個分類標準是將它們分成無源（只是電阻、電容、電感和二極管的組合）和有源（使用開關管）緩沖吸收電路，但另一個分類標準是看緩沖器是屬于能量耗散還是非耗散類型，第三個分類標準是控制電壓還是電流。任何時候感性元件遇到容性元件，如果還存在快速變化的電流或電壓，其結果可能就是產生振蕩。
吸收與緩沖的功效：
防止器件損壞，吸收防止電壓擊穿，緩沖防止電流擊穿
使功率器件遠離危險工作區，從而提高可靠性
降低（開關）器件損耗，或者實現某種程度的關軟開
降低di/dt和dv/dt，降低振鈴，改善EMI品質
提高效率（提高效率是可能的，但弄不好也可能降低效率）
也就是說，防止器件損壞只是吸收與緩沖的功效之一，其他功效也是很有價值的。
吸收：吸收是對電壓尖峰而言。
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緩沖電路是控制開關器件快速上升和下降引起的瞬態尖峰的重要辦法。它們通常主要是由一些無源器件組成的網絡，用來控制電路中無功元件產生的振蕩。合理的緩沖電路，可以提高電路的可靠性和效率，降低EMI，并實現更高的工作頻率。緩沖器的基本目的是吸收由寄生成分引起的無功能量，并且將能量消耗掉或者將引導至能夠回收的地方。
而來自磁性器件和長PCB走線或環路中的電感，以及半導體結電容和布線耦合，這些是無功能量的常見來源。無論如何由于根本原因通常是寄生參數的影響，所以最重要的原則是盡量減少這些寄生參數。至于怎么樣才能做到這一點，將在后面的章節中更詳細地討論。但在這里，我們是假設在PCB布局已經很好地完成了接下來談論如何設計緩沖器大多數緩沖器都是針對特定的問題去設計的但是還是做一些分類可以幫助理解。第一個分類標準是將它們分成無源（只是電阻、電容、電感和二極管的組合）和有源（使用開關管）緩沖吸收電路，但另一個分類標準是看緩沖器是屬于能量耗散還是非耗散類型，第三個分類標準是控制電壓還是電流。任何時候感性元件遇到容性元件，如果還存在快速變化的電流或電壓，其結果可能就是產生振蕩。
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緩沖電路是控制開關器件快速上升和下降引起的瞬態尖峰的重要辦法。它們通常主要是由一些無源器件組成的網絡，用來控制電路中無功元件產生的振蕩。合理的緩沖電路，可以提高電路的可靠性和效率，降低EMI，并實現更高的工作頻率。緩沖器的基本目的是吸收由寄生成分引起的無功能量，并且將能量消耗掉或者將引導至能夠回收的地方。
而來自磁性器件和長PCB走線或環路中的電感，以及半導體結電容和布線耦合，這些是無功能量的常見來源。無論如何由于根本原因通常是寄生參數的影響，所以最重要的原則是盡量減少這些寄生參數。至于怎么樣才能做到這一點，將在后面的章節中更詳細地討論。但在這里，我們是假設在PCB布局已經很好地完成了接下來談論如何設計緩沖器大多數緩沖器都是針對特定的問題去設計的但是還是做一些分類可以幫助理解。第一個分類標準是將它們分成無源（只是電阻、電容、電感和二極管的組合）和有源（使用開關管）緩沖吸收電路，但另一個分類標準是看緩沖器是屬于能量耗散還是非耗散類型，第三個分類標準是控制電壓還是電流。任何時候感性元件遇到容性元件，如果還存在快速變化的電流或電壓，其結果可能就是產生振蕩。
展開 圖4 IGBT關斷電壓應力示意圖
RCD緩沖電路
對IGBT電壓應力的影響
按照光伏2代設計，三電平逆變輸出端子可以增加RCD（電容電阻二極管）緩沖電路來吸收電壓尖峰。單脈沖測試時，也可以增加RCD緩沖電路。圖5為富士IGBT模塊T3管單脈沖測試時RCD緩沖工作示意圖，英飛凌和西門康緩沖電路類似，不再贅述。
圖5 T3管RCD緩沖示意圖
T3關斷時，電感電流一部分通過T1反并聯二極管D1續流，一部分通過RCD緩沖電路Ds流向電容Cs，Cs電荷通過放電電阻Rs瀉放。交流輸出端子U電壓可以通過電容Cs鉗位，Cs電壓一般維持在母線電壓，因此T3關斷電壓應力得以降低。同時直流輸入側并聯Snubber電容C_sn。
在圖5所示的測試電路中，T3的關斷電壓應力主要受以下幾個因素影響：
1）門極驅動電阻；
2）關斷電流；
3）Snubber電容C_sn；
4）RCD緩沖電路。
關斷電壓應力不僅受驅動電阻的影響，母線Snubber電容，RCD緩沖電容也會影響電壓應力。
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緩沖電路的最新內容
變頻器主要有整流電路、緩沖電路、濾波電路、逆變電路等組成。如下圖。
整流電路：主要由整流橋組成；將交流電（市電）經過全橋整流后成直流電。對于三相380V的交流電，經整流后，直流電壓理論值為380X1.414≈537V；而單相220V的交流電，經整流后，直流電壓理論值為220X1.414≈310V。
緩沖電路：抑制在上電瞬間的沖擊電流。
增加電流互感器檢測器件與RC緩沖電路和對程序驅動算法進行優化等措施可有效解決過流問題。通過母線電壓采集，進行對比保護等可有效解決過壓問題。
5 先進技術展望
基于焊接與引線鍵合的傳統材料工藝存在熔點低、高溫蠕變失效、引線纏繞、寄生參數等無法解決的問題，新型互連材料正從焊接向壓接、燒結技術發展。
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圖 電容降壓電源電路
2.吸收與換相電容器
隨著柵控半導體器件的額定功率越做越大，開關速度越來越快，額定電壓越來越高，對緩沖電路的電容器僅僅要求足夠的耐壓、容量及優異的高頻特性是不夠的。
在大功率電力電子電路中，由于IGBT 的開關速度已小于1μs，要求吸收電路電容器上的電壓變化速率dv/dt》 V/μs 已是很正常的，有的要求 V/μs 甚至 V/μs。
最后，電動汽車直接關系人身安全，牽引逆變器的安全、可靠運行離不開傳感器對其運行狀態的精準監控以及輔助電路的保護作用，將傳感器或驅動/緩沖電路集成在功率半導體器件上或功率模塊內部，有利于進一步提高牽引逆變器的功率密度。
減少MOS管損耗的方法
減小開關損耗一方面要盡可能地制造出具有理想開關特性的器件,另一方面利用新的線路技術改變器件開關時期的波形,如:晶體管緩沖電路,諧振電路,和軟開關技術等。
(1)晶體管緩沖電路(即加吸收網絡技術)
早期電源多采用此線路技術。采用此電路, 功率損耗雖有所減小,但仍不是很理想。
圖 電容降壓電源電路
2.吸收與換相電容器
隨著柵控半導體器件的額定功率越做越大，開關速度越來越快，額定電壓越來越高，對緩沖電路的電容器僅僅要求足夠的耐壓、容量及優異的高頻特性是不夠的。
在大功率電力電子電路中，由于IGBT 的開關速度已小于1μs，要求吸收電路電容器上的電壓變化速率dv/dt》 V/μs 已是很正常的，有的要求 V/μs 甚至 V/μs。
圖 電容降壓電源電路
2.吸收與換相電容器
隨著柵控半導體器件的額定功率越做越大，開關速度越來越快，額定電壓越來越高，對緩沖電路的電容器僅僅要求足夠的耐壓、容量及優異的高頻特性是不夠的。
在大功率電力電子電路中，由于IGBT 的開關速度已小于1μs，要求吸收電路電容器上的電壓變化速率dv/dt》 V/μs 已是很正常的，有的要求 V/μs 甚至 V/μs。
緩沖電路：
抑制在上電瞬間的沖擊電流。由電解電容的工作原理可知，變頻器在上電瞬間，電容的兩端電壓不會突變，而電容兩端的電流會突變，此時電容兩端相當于短路。若沒有緩沖電路（充電電阻），整流橋會因為電流過大而損壞。緩沖電路起到了保護整流橋的作用。
濾波電路：
一般電解電容的耐壓值為400V；而三相380V的交流電，經整流后，直流電壓理論值約為537V。
變頻器主要有整流電路、緩沖電路、濾波電路、逆變電路等組成（附圖1）。
附圖1
整流電路：主要由整流橋組成；將交流電（市電）經過全橋整流后成直流電。對于三相380V的交流電，經整流后，直流電壓理論值為380X1.414≈537V；而單相220V的交流電，經整流后，直流電壓理論值為220X1.414≈310V。
緩沖電路：抑制在上電瞬間的沖擊電流。
