24
第四节 无损缓冲电路
“无损缓冲”的含义 一、关断缓冲电路
图10－14
25
无损关断缓冲电路
原理： 1）Q关断、D续流期间：uC1＝uC2＝0，iL1＝0 2）Q导通后，C1、C2通过L1谐振充电，至uC1＝uC2=Ui并保持 3）Q再次关断时，C1、C2分别通过D2、D1放电，
uce
ie 0
t1 t2 t3 t4
10
第三节 电感电流连续时功率管负载线和缓冲电路
2. 关断过程
uce
ie,
0
11
第三节 电感电流连续时功率管负载线和缓冲电路
3 开通/关断负载线 开通---- A-B-C 关断---- D-E-A
都经过过损耗区
C-D段？ 思考
12
第三节 电感电流连续时功率管负载线和缓冲电路
关断缓冲波形：
Ui
无关断缓冲
uce
有关断缓冲
ie
t1-t2存储时间 0
t2-t3退出饱和 t3-t4下降时间
P=iuce
t1 t2 t3
t4
15
第三节 电感电流连续时功率管负载线和缓冲电路
参数设计: C1，R1 1. C1－－假设：Q的ic在其下降时间tf 内是线性的
C1大 uce上升慢,ic下降到0时,uce尚未升到Ui C1小 uce上升快, ic下降到0之前,uce已经升至Ui
IL
C1=(0.12---1)Cn
Cn IL tf 2Ui
-+
从”Q导通期间C1 电荷放完”考虑: 选择电容R1 : (10-
22)
4R1C1 ≤ TONMIN
20
第三节 电感电流连续时功率管负载线和缓冲电路
三、开通负载线整形电路 与”关断缓冲”对偶：目的－－限制dic /dt
电路－－ 原理－－1) dic /dt限制; 2)L2储能释放 IL
二、关断负载线整形及其参数选择 电路：
13
第三节 电感电流连续时功率管负载线和缓冲电路
原理： 1) Q导通期间uce＝0，故uC1＝0
2) Q关断时，C1使 uce 缓慢上升 3) Q再次导通时,C1通过R1、Q放电至uce＝0
IL
IL
IL
-+
-+
Q： on
on off
off on 14
第三节 电感电流连续时功率管负载线和缓冲电路
-+
21
3.开通负载线整形电路
+
L
RL +
Ui
D2 R2 D
C
Uo
_
_
b Q L2
关于开通缓冲电路★ ：
（1）开通缓冲电路的本质——L与Q的串联限制了ic的增 长速度，针对开通的电流来缓冲；由此区分关断和开通缓 冲电路
（2）开通缓冲电路的不同画法——L、D、R组成，D、R 串联与L并联，由Q关断时L电流的流向定D的方向
ie+iD=iL
8
第三节 电感电流连续时功率管负载线和缓冲电路
2. 关断过程 uce
Ui
图10-5
ie, iD
0
存储时间:Q仍 饱和导通
t5 t6 t7 t8 Q退饱和, ie 开始下降
ie+iD=iL
D导通, uce＝Ui ； id上升、ie下降
9
第三节 电感电流连续时功率管负载线和缓冲电路
1. 开通过程
3
第一节 概述
缓冲电路的作用
改善开/关过程电压电流变化曲线, 开通/关断损耗
从而改善开关管 的 di/dt,du/dt 电流/电压尖锋
提高变换器的可靠性
4
第一节 概述
理想开关波形和理想开关负载线
ic
uce
ic
Ic
0
ic
t
0
开通过程
ic
uce
Ic
uce Ec
0
0 t 关断过程
uce Ec
5
缓冲电路分析例子：Buck变换器 第三节 电感电流连续时功率管负载线和缓冲电路
6
第三节 电感电流连续时功率管负载线和缓冲电路 一、工作波形分析
开通过程 关断过程 开通/关断负载线
问题
图10-5
ie+iD=iL=IL
IL
7
第三节 电感电流连续时功率管负载线和缓冲电路
1. 开通过程 Ui
uce
图10-5
ie, iD
0
Q开始导通, ie上升、iD下降
t1 t2 t3 t4 iD反向恢复后关断
22
第三节 电感电流连续时功率管负载线和缓冲电路
IL -+
开通与关断复合缓冲网络： 工作原理：
+
L
RL +
Ui
D2 R2 D
C
Uo
_
_
b Q L2
1)Q On期间 2)Q on->off 3)Q off期间 4)Q off->on
23
第三节 电感电流连续时功率管负载线和缓冲电路
+
Ui
D1
C1
_
R1
Q的关断损耗（10-8）
Wg tf uceiedt ILUi tf
0
12
Q开通时R1的损耗（10-9）
Wr ILUi tf 4
总损耗（Ws=Wg+Wr）
17
第三节 电感电流连续时功率管负载线和缓冲电路
(2) “大电容”缓冲电路 (3) “小电容”缓冲电路
a=TM/Tf（电容充电时间与晶体
自行分析
IL
---------分别分析
-+
16
第三节 电感电流连续时功率管负载线和缓冲电路
IL
(1) “正常电容”缓冲电路
1
uc1
tf
1
(IL ie)dt
tf (IL (IL IL t))dt IL • t2
c1 0
c1 0
tf
c1 2tf
-+
当t=tf,uc1=Ui
C1 IL tf 2Ui
管电流下降时间之比） 式1010下
18
分析结果汇总
a=TM/Tf（电容充电时间与 晶体管电流下降时间之比） 式10-10以下
α=0.35~1.0 C=(0.12~1.0)Cn
19
第三节 电感电流连续时功率管负载线和缓冲电路
分析结果汇总：表10-1, 图 10-11
参数设计：
从”损耗最小”角度考虑: 选择电容C1 : (10-21)
Q
b
L
D
C
RL + Uo
_
R
的功率
POF
1 2
CU
2 i
f
(10 28)
+
L
RL +
Ui
D2 R2 D
C
Uo
_
_
b Q L2
R
的功率
PON
1 2
LI
2 L
f
(10 29)
开关过程吸收的能 量都消耗在电阻上， f高损耗大—有损缓 冲电路，降低变换 器效率
前面的开通和关断缓冲电路
要提高效率—（Pg235,倒第2段）应将缓冲电路 中的能量返回电源或消耗在负载上——无损 缓冲电路 ☺，既然无损当然不能有耗能元件 R，通常利用LC谐振软化开关过程、返送能量
第十章 功率晶体管的缓冲电路
1
第的含义 • 为什么要“缓冲” • “缓冲”的原理 • “缓冲”的方法（实现电路） • 负面作用
2
第一节 概述 影响电力电子器件/装置可靠性的因素
热应力-损耗
导通损耗 开/关损耗
电应力
电压尖峰 电流尖峰
di/dt,du/dt
(开关瞬间)