半桥逆变SNUBBER电路描述：半桥逆变正负桥臂开关管关断时是硬关断，当负载电流很大时，开关管关断时di/dt很大，由于线路存在分布电感，所以会引起很大的电压尖峰，如果不加缓冲电路抑制电压尖峰的产生，则开关管的电压规格必须比正常值高出许多，开关损耗也较大，当UPS功率很大时（额定电流很大），开关管的选取将变得异常困难；同时，过高的di/dt将产生严重的EMI。

给半桥逆变的开关管增加关断缓冲电路可以降低di/dt、减小关断损耗，并能降低相应频段的EMI。

一、常用SNUBBER电路的种类1、RC SNUBBER（如图1）图12、RCD SNUBBER（如图2）图23、变形的RCD SNUBBER电路（CLAMPING电路，如图3）图3二、SNUBBER电路的工作过程（以RCD SNUBBER电路为例进行分析，只分析正半周的情况）1、Q1开通后进入稳态，流过Q1的负载电流为I，此时U CS1=0，U CS2=2*V BUS（如图4，红色箭头表示电流流向）。

图42、当Q1的栅极上加入关断信号，电流I通过Q1的C、E间的寄生电容流过，U CE1升高，随之D S1开通，一部分电流转移到C S1成为C S1的充电电流，Q1上电流减小，C S2经R S2、R LOAD进行放电（如图5）。

图53、Q1完全关断（恢复阻断能力）后，U CE1大于正负BUS之和，D2开始正偏置，在D2的正偏置电压没有达到其开通阈值电压之前不能及时导通，C S1继续过充电，C S2继续放电（如图6）。

图64、C S1仍然过充电，D2开始续流，负载电流I由正桥臂向负桥臂换流，C S2放电（如图7）。

图75、D2完全续流，C S1放电，C S1上过充的能量一部分消耗在R S1上，另一部分反馈到＋BUS（如图8）。

图86、C S1放电完毕，U CE1=2*V BUS，U CS2＝0，D2进入稳态续流（如图9）。

图97、Q1再次开通，Q1与D2之间进行换流，Q1的电流增大，D2的电流反相进入反相恢复过程，同时C S1、R S1、Q1构成C S1的放电回路，Q1、D S2、C S2构成C S2的充电回路(图10)。

图108、D2的反相恢复完毕，Q1上流过负载电流I，同时，C S1的放电、C S2的充电仍然继续（图11）。

图119、进入正桥臂稳态工作的情况（一个工作周期结束）。

三、SNUBBER电路定量分析1、RCD SNUBBER电路考虑线路主要分布电感，电路原理简图如图12。

图12“过程4”中U CE1达到最大，其值约等于U CS1，根据上面对电路工作过程的分析可以知道，将电路再次呈现在下面（图13）。

图13由电路有：2*V BUS =dtdiL u dt di L L CS S 22111-+ （1） 由于i L2=I-i S1，代入（1）式得： 2*V BUS =1121)(CS S u dtdi L L ++ (2) 由于i S1=dtdu C CS S 11，代入（2）式得： 2*V BUS =1212121)(CS CS S u dtu d C L L ++ (3) (3)式是一个“二阶常系数非齐次线性微分方程”，它的通解等于对应的齐次方程的通解加上它的一个特解，其对应的齐次方程为：1212121)(CS CS S u dtu d C L L ++＝0 （4） 对应的特征方程为：01)(2121=++s C L L S (5) 解之：S=±121)(S C L L j +令ω=+121)(1S C L L ，（4）式的解为： u CS1=K1cos ωt+K2sin ωt (6)可求出（3）式的一个特解为：u CS1*=2V BUS ，则（3）式的通解为： u CS1=K1cos ωt+K2sin ωt+2V BUS (7) 由于u CS1(0)=2V BUS ，所以K1=0，（7）式化为：u CS1= K2sin ωt+2V BUS （8） 所以：i S1=C S1t C K dtdu S CS ωωcos 211= （9） 由于i S1(0)=I ，所以K2=1S C Iω，则（3）式的通解为： u CS1=1S C Iω sin ωt ＋2V BUS (10） 所以u CS1过充的电压(超过2V BUS 部分)为：△U=1S C Iω sin ωt （11） 其最大值为： △U MAX =1S C Iω=121S C L L I + (12)2、 变形的RCD SNUBBER 电路计算u CE 的微分方程完全与RCD SNUBBER 一样，即：△U MAX =1S C Iω=121S C L L I + (13)3、 RC SNUBBER 电路电路简图如图14图14根据图有：2*V BUS =111212121)(CS CS S CS S u dt du C R dt u d C L L +++ (14) 对应的齐次线性微分方程为：1111212121)(CS CS S S CS S u dt du C R dtu d C L L +++＝0 （15） 其特征方程为：01)(112121=+++S C R S C L L S S S （16）由于△＝R S12C 2-4(L1+L2)C S1的符号未知，所以（16）式的解有多种不同情况，这里只讨论△<0的情况，令111212121)(CS CS S CS S u dtdu CR dtu d C L L +++，则：S=-2111])21(2[)21(1)21(2L L R C L L j L L R S S S +-+±+ （17）令-)21(21L L R S +＝α、211])21(2[)21(1L L R C L L S S +-+＝ωd ，则（15）式的解为：u CS1=)sin 2cos 1(t K t K e d t ωαα+ （18） 由于u CS1(0)=0，所以K1=0，则（18）式化为：u CS1=t K e d t ωαsin 2 （19） 所以： i S1==dtdu C cs S 11C S1()cos 2sin 2t K t e K d d t ωωωαα+ （20） 由于i S1（0）=I ，所以K2=1S d C Iω，则（15）式的通解为：u CS1=t e C Id t S d ωωαsin 1(21)可以求出（14）式的一个特解u CS1*=2V BUS ，则（14）式的通解为： u CS1=t e C Id t S d ωωαsin 1＋2V BUS (22)所以u CS1过充的电压(超过2V BUS 部分)为： △U=t e C Id t S d ωωαsin 1（23）由于α<0，所以te α<1，则： △U (MAX)=1S d C Iω （24）四、三种SNUBBER 电路的比较1、 U CE 的最大尖峰电压（C S 的最大过充电压△U (MAX)）RCD SNUBBER ：△U 1=1S C Iω变形的RCD SNUBBER ：△U 2=1S C IωRC SNUBBER ：△U 3=1S d C Iω因为ωd =22αω-，所以△U 1＝△U 2<△U 3，即在同等条件下RC SNUBBER 电路抑制电压尖峰的能力最差。

2、 开关管损耗RCD 、RC 电路的C 中电荷要经过开关管泄放，开关管损耗较大；变形的RCD 电路的C 中电荷不会经过开关管泄放，开关管损耗较小。

3、 R S 功耗RC 电路中的R S 在C S 充放电过程中都有损耗，损耗较大，令损耗为P RS1，则：P RS1=2CS S U KC f(f 为开关频率，K 为损耗系数，因为C S 中电荷不可能全部损耗在R S 上，所以K<1) RCD 电路中的R S 只在C S 放电过程中有损耗，损耗居中，令损耗为P RS2，则： P RS2=221CS S U KC f 变形的RCD 电路中的R S 只在C S 放电过程中有损耗，且C S 中的电压变化幅度为△U ，所以损耗最小，令损耗为P RS3，则： P RS3=221U KC S ∆ f 4、 EMI三种电路都能降低di/dt ，从这方面看EMI 差不多。

RCD 电路降低了开关管关断过程的du/dt ，EMI 最好；RC 电路虽然也降低了开关管关断过程的du/dt ，但由于RC 常数较大，du/dt 比RCD 电路大，EMI 居中；变形的RCD 电路不能抑制开关管关断过程的du/dt ，EMI 最差。

五、3A3-15KS 逆变SNUBBER 电路设计1、 允许C S 的过充电压△UBUS 电压V BUS 最高取450V ，则2*V BUS =900V ，如果选用1200V 的管子，则 △U<1200-900V ＝300V这里留有一定裕量，取△U ＝250V 。

2、 分布电感估算布线电感的经验估算公式为：L=710)432(ln 2--d l l (H) 3A3-15KS BUS 电容与IGBT 间用长导线连接，其长导线为主要分布电感来源，正BUS 线长0.3m 、负BUS 长0.26m ，都采用10＃线，线径为0.003m ，所以有： L=2*0.56*710*)43003.056.0*2(ln --＝5.8*10-7H 3、 C S 选择(先根据RCD SNUBBER 计算，软件限流点为90A ，实际上由于采样点在开关周期的中点，所以电流有超过90A 的可能，这里取I=100A 进行计算)根据（12）式△U MAX =121S C L L I +有： C S1===∆+-27222250)10*8.5(100)21(MAX U L L I 0.09*10-6 F=0.09uF 这里取104/1000V 电容。

4、 R S 损耗计算(取损耗系数K=0.1)RCD SNUBBER ：P RS2=221CS S U KC =0.5*0.1*0.1*10-6*11502*19200=114W RC SNUBBER ：P RS1=2CS S U KC =0.1*0.1*10-6*11502*19200=228W变形的RCD SNUBBER ：P RS3=2U KC S ∆=0.5*0.1*0.1*10-6*2502*19200=6W5、 SNUUBER 电路选择从R S 损耗计算中可以看出，选择RCD SNUBBER 电路损耗会非常大，而选择RC SNUBBER 电路损耗会再增大一倍，因此需选择变形的RCD SNUBBER 电路（CLAMPING 电路）。

6、 D S 选择根据上面的分析可以知道，在D S 开始导通的瞬间，D S 将流过所有的负载电流，软件限流点为90A ，实际上电流有超过90A 的可能，所以D S 的I FSM 应该大于150A ，这里选择RHRP15120(15A/1200V)，其I FSM =200A 。