前兩期說了RCD電路,不可避免提到開關(guān)的尖峰。由此我想到了我們最常用的電路,Buck電路。
Buck振蕩波形
Buck電路電感前面的SW波形,想必大家都測(cè)量過,總的來說,無非下面兩種:
不論是連續(xù)模式,還是斷續(xù)模式,都會(huì)有上升尖峰或者是下降尖峰,無非是大小的問題。
如果我們拉開來看,尖峰可以看出來是一個(gè)振蕩波形,頻率很高。
或者更明顯的,斷續(xù)模式中,在電感電流降低為0時(shí)就開始振蕩,幅度不小,并且頻率也不高。
對(duì)于新手來說,可能在心里打鼓:這個(gè)振蕩莫不是有什么問題?
上面這些振蕩,或是尖峰,要理解為什么長(zhǎng)成這樣?有沒有問題?如何抑制?如果要詳細(xì)了解來龍去脈,其實(shí)并不是很容易。
這些波形,本質(zhì)上就是LC阻尼振蕩,這一節(jié)我們先搞明白LC阻尼振蕩的各種情況。
LC阻尼振蕩
上面說的這些波形,產(chǎn)生的機(jī)理就是,在開關(guān)斷開之前,電感或電容被充電。而在開關(guān)斷開之后,電感或電容的能量需要釋放,因此會(huì)找到電路中的寄生電容或是寄生電感,再結(jié)合電路中的等效電阻,組成了LC阻尼振蕩。
Buck具體是如何構(gòu)成LRC回路的,因?yàn)樯婕暗胶芏嗉纳鷧?shù),這個(gè)也不容易搞清楚,后面專門細(xì)說。
這節(jié)的主題就是LC阻尼振蕩。
我們就以最簡(jiǎn)單的LRC串聯(lián)電路來舉例
這個(gè)電路其實(shí)在大學(xué)課程《電路分析》應(yīng)該有學(xué)過(好像《信號(hào)與系統(tǒng)》這門課也有),就是一個(gè)二階電路。
這個(gè)電路的波形分為四種情況,分別是:
最近get一個(gè)新技能,試著使用了一下LTspice仿真,感覺還不錯(cuò),比Matlab方便吧。當(dāng)然,也只能說明兩個(gè)軟件側(cè)重點(diǎn)不一樣吧,Matlab是數(shù)學(xué)工具,如果能用Matlab搞出下面的結(jié)果,理解肯定會(huì)更加的深入,但是難度更高吧。
下面來看下我做的LTspice仿真:
初始條件:L=10nH C=10nF 初始電感電流I=1A,電容電壓為0V。
根據(jù)公式2(L/C)^0.5求得臨界阻尼電阻R=2Ω。
下面我們只改變電阻R,讓R=4Ω,2Ω,1Ω,0.1Ω,0Ω,分別來看看波形:
從上圖我們可以得到振蕩頻率:
我們對(duì)比R=0.1和R=0的波形,可以看到,振蕩的周期(兩個(gè)波峰的時(shí)間差)是一樣的,都是62.8ns左右,其實(shí)這就等于LC電路的諧振頻率。
知道這個(gè)頻率有什么用呢?
我們可以根據(jù)這個(gè)得到電路中總的電感或是電容多大。
實(shí)際應(yīng)用中,我們通??梢杂?a href="http://www.socialnewsupdate.com/v/tag/577/" target="_blank">示波器量出振蕩尖峰的頻率,然后我們可以人為并上一個(gè)電容,這時(shí)尖峰頻率肯定會(huì)發(fā)生變化,我們?cè)儆檬静ㄆ鳒y(cè)出來。
根據(jù)前后的頻率,增加的電容容量,我們就可以算出寄生電容和電感是多大。
以下是某文檔講解的snuber電路(BUCK電路中常用于去尖峰)
現(xiàn)在應(yīng)該這種方法的基本原理了吧。
本節(jié)內(nèi)容到這里就結(jié)束了,主要是理論的,后面會(huì)使用LTspice仿真,研究下開篇說的幾個(gè)振蕩波形,感謝大家閱讀。
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原文標(biāo)題:開關(guān)電源的阻尼振蕩
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