5典型 缓冲电路
6章缓冲电路
• 匝比 N 越大，则漏极电压越 低，降低了 T 承受的电压。
• 匝比 N 越大，则二次侧电压 越高，要提高二极管反向耐压 水平。
馈能式复合缓冲电路
0. T 断时， 回路：Ud，R，L，Ls，Ds，Cs
1. T 通时， 回路1：Ud，R，L，Ls，T 回路2：Cs，Do，Co，Ls，T
第6章 缓冲电路
¾ 1. 耗能式缓冲电路
转移到缓冲器的开关损耗能量消耗在电阻上。
(1) 耗能式关断缓冲电路 (2) 耗能式开通缓冲电路 (3) 耗能式复合缓冲电路
¾ 2. 馈能式缓冲电路
转移到缓冲器的开关损耗能量以适当的方式再提供给 负载或回馈给供电电源。
(1) 馈能式关断缓冲电路 (2) 馈能式开通缓冲电路 (3) 馈能式复合缓冲电路
耗能式复合缓冲电路
0. T通， 回路：Ud，R，L，Ls，T
1. T断， 回路1：
Ud，R，L，Ls，Ds，Cs 回路2： Ls，Ds，Rs 回路3： R，L，Df
2. T再通， 回路1：Ud，R，L，Ls，T 回路2：Cs，Rs，Ls，T
馈能式关断缓冲电路
Co ：转移电容 Dc ：回馈二极管
馈能式开通缓冲电路
缓冲电路的作用 缓冲电路，也称作吸收电路
作用： • 降低浪涌电压、du/dt、di/dt； • 减少器件的开关损耗； • 避免器件二次击穿； • 抑制电磁干扰； • 提高电路的可靠性。
开关波形及轨迹线
u CE
iC
iC
0
ton
toff
P Pon
0
Poff
0
uiCc E
: 无缓冲电路的开通时的轨迹 : 无缓冲电路的关断时的轨迹 : 有缓冲电路的开通时的轨迹 : 有缓冲电路的关断时的轨迹
缓冲电路
主要应用
各种直流电源，如蓄电池、干电池、太阳能电池等。 交流电机调速用变频器、不间断电源、感应加热电源 等电力电子装臵的核心部分都是逆变电路。
换流方式
• 逆变电路的基本工作原理
• 换流方式分类
逆变电路的基本工作原理
以单相桥式逆变电路为例说明最基本的工作原理
S1~S4是桥式电路的4个臂，由电力电子器件及辅 助电路组成。
电压型逆变电路
1）逆变电路的分类 —— 根据直流侧电源性质的不同
直流侧是电压源
电压型逆变电路——又称为电压源
型逆变电路 Voltage Source Type Inverter-VSTI
直流侧是电流源
电流型逆变电路——又称为电流源
型逆变电路 Current Source Type Inverter-CSTI
单相电压型逆变电路
1）单相半桥逆变电路
工作原理
V1和V2栅极信号在一周期内 各半周正偏、半周反偏，两 者互补，输出电压uo为矩形 波，幅值为Um=Ud/2。
V1或V2通时，io和uo同方向， 直流侧向负载提供能量； VD1或VD2通时，io和uo反向， 电感中贮能向直流侧反馈。 VD1、VD2称为反馈二极管, 它又起着使负载电流连续的 作用，又称续流二极管。
参数计算与器件选择
根据不同的负载类型计算负载等效阻抗： 电阻型：Z=R 电阻电感型：Z=R+jωL Z=(R2+(ωL)2 ) ½ 对于RLC：Z=R+jωL-1/jωC 对于电阻：i＝2P/Ud＝Ud/2R 对于电阻电感：i＝2P/Udcosφ＝Ud/2Z 开关管上的电压：U=(2~3)Ud 电流：I=(1.5~2)(2)1/2i
电阻负载时，负载电流 io 和uo的波形相同，相位也 相同。
缓冲电路设计及仿真
1 缓冲电路作用缓冲电路一般并联在开关器件两端，重要有克制过电压、减少器件损耗、消除电磁干扰的作用。
1) 克制过电压逆变器高频工作时，开关器件快速开通、关断。
由于主电路存在杂散电感，器件在开关过程中，急剧变化的主电路电流会在杂散电感上感应出很高的电压，使器件在关断时承受很高的关断电压。
在器件关断时，主电路杂散电感上会产生与直流电压同向的感应电压pdiL dt，若无缓冲电路，则该电压会加在器件两端形成过电压，当该电压超过器件额定电压时，器件损坏。
此外，反并联二极管在反向恢复时产生的di/dt 也会导致较高的过电压。
2) 减少器件损耗已知器件的功耗由下式决定：01TP uidt T=⎰ (1.1)在电路中增长缓冲电路，可以改变器件的电压、电流波形，进而减少损耗。
从下图可知，在没有缓冲电路时，电压快速升至最大值，而此时电流仍然是最大值，此时的损耗最大。
加入缓冲电路后，避免了电压、电流出现同时最大值的情况，损耗得以减少。
U DS无缓冲电路U DS I DI D有缓冲电路3) 消除电磁干扰电路运营时，在没有缓冲电路的情况下，器件两端电压会发生高频振荡，产生电磁干扰。
采用缓冲电路，可克制器件两端电压的高频振荡，起到减小电磁干扰的作用。
因此，减少或消除器件电压、电流尖峰，限制dI/dt 或dV/dt ，减少开关过程中的振荡以及损耗，我们在逆变器中设计缓冲电路，以保证器件安全可靠工作。
2 杂散电感的测量与计算设计缓冲回路之前，一方面需要拟定杂散参数的量。
杂散电感是特定电路布局的结果，不容易计算出来，我们一般采用测量的方法来拟定杂散电感的大小。
在没有任何缓冲回路时，用示波器观测器件关断时的振荡周期T1；接着，在开关管两端并联一个值拟定的电容，即测试电容test C ，重新测量器件关断时的振荡周期T2。
则杂散电感可由下式得出：2221p 2()L 4testT T C π-=(2.1)杂散电容为：21(2)p p i C L f π=(2.2)其中i f 为无缓冲电路时的振荡频率。
缓冲电路工作原理
缓冲电路工作原理
缓冲电路是一种用于增强信号传输能力的电路。
其工作原理是将输入信号经过放大并调整后输出，从而保持信号的幅度和形状不发生变化。
缓冲电路通常由一个极高的输入阻抗和一个低输出阻抗组成。
输入阻抗的高值可以保证输入信号不受到电路负载的干扰，不会发生波形衰减或失真。
输出阻抗的低值可以保证输出信号能够提供足够的电流供应给下游负载，从而防止信号损失。
具体来说，缓冲电路通常使用运放（运算放大器）作为基本元件。
运放的非反馈输入端连接到输入信号源，通过放大器部分使信号得到放大，而反馈输入端连接到输出端，实现信号的稳定和调整。
通过适当选择电阻、电容和反馈连接方式，可以调整放大倍数、幅频特性和相位特性等。
总而言之，缓冲电路通过提供高输入阻抗和低输出阻抗，可以保持信号的幅度和形状以实现信号的传输和放大。
这种电路常用于信号传输过程中的信号匹配、电平转换和信号放大等场景中。
rcd缓冲电路的工作原理
rcd缓冲电路的工作原理（原创实用版）目录1.RCD 缓冲电路的组成元件2.RCD 缓冲电路的工作原理3.RCD 缓冲电路与 RC 缓冲电路的比较4.RCD 缓冲电路的优点5.RCD 缓冲电路在电源保护中的应用正文RCD 缓冲电路是一种常见的电源保护电路，其主要组成元件包括二极管、电容和电阻。
当电源开关打开或关闭时，RCD 缓冲电路可以有效地保护电路免受浪涌电压的损害。
下面我们将详细介绍 RCD 缓冲电路的工作原理以及与 RC 缓冲电路的比较，并探讨 RCD 缓冲电路的优点以及在电源保护中的应用。
RCD 缓冲电路的工作原理主要基于电容和电阻对电压的限制作用。
当电源开关打开时，电容开始充电，储存能量。
当电源开关关闭时，电容通过电阻放电，使得电容端的电压不会突变。
这样可以有效地防止电源开关关闭时产生的浪涌电压对电路造成损害。
与 RC 缓冲电路相比，RCD 缓冲电路具有更好的抑制浪涌电压的能力。
在 RC 缓冲电路中，电容和电阻分别对电压和电流进行限制，但在 RCD 缓冲电路中，电容和电阻同时对电压和电流进行限制，使得电路的稳定性更好。
RCD 缓冲电路的优点主要有以下几点：首先，RCD 缓冲电路可以有效地抑制浪涌电压，保护电路免受损害。
其次，RCD 缓冲电路的结构简单，成本较低，易于实现。
最后，RCD 缓冲电路的响应速度快，可以实现实时保护。
在电源保护中，RCD 缓冲电路被广泛应用。
例如，在反激式开关电源中，RCD 缓冲电路可以有效地保护开关管免受浪涌电压的损害。
此外，RCD 缓冲电路还可以用于保护电机、变压器等电力设备，防止因电源电压波动而造成的设备损坏。
总之，RCD 缓冲电路具有很好的抑制浪涌电压的能力，可以有效地保护电路免受损害。
与 RC 缓冲电路相比，RCD 缓冲电路具有更好的抑制浪涌电压的能力，且结构简单、成本低、响应速度快等优点。
缓冲电路工作原理
缓冲电路工作原理
缓冲电路是一种重要的电路功能模块，它的主要作用是增强信号的驱动能力并提供信号的适配。
在缓冲电路中，常用的构成元器件是晶体管。
晶体管是一种电子器件，具有放大信号的能力。
缓冲电路通常由输入端、输出端和一个晶体管组成。
当输入信号通过输入端进入缓冲电路时，晶体管会起到放大输入信号的作用。
晶体管的输出信号通过输出端进入外部电路或负载。
缓冲电路的输出信号近似等于输入信号，但其驱动能力大大增强。
实际上，缓冲电路的工作原理是通过放大的过程来实现的。
输入信号经过晶体管的放大作用，其电流或电压增大，从而能够推动更大的电流或电压到输出端。
这就使得缓冲电路能够驱动更大的负载，保持输出信号的稳定性。
缓冲电路还具备信号适配的功能。
当输入信号的电压或电流与输出端要求不匹配时，缓冲电路能够将输入信号转化为适合输出端要求的信号。
这种适配能力使得缓冲电路在不同电路模块之间起到信号传输的桥梁作用。
总之，缓冲电路通过晶体管的放大作用来增强信号的驱动能力，并实现信号的适配。
它在各种电子设备中广泛应用，为信号传输和信号处理提供了重要的支持。
第六章 电力电子技术 缓冲电路
一、缓冲电路概述
作用 分类
二、开通缓冲电路
电路及工作原理 电阻的功耗
三、关断缓冲电路
电路及工作原理 电阻的功耗
四、复合缓冲电路耗能式Leabharlann 馈能式五、实用缓冲电路举例
缓冲电路概述
开关过程电流电压波形 开关过程电流电压轨迹
开通缓冲电路 缓冲电路的分类 耗能式 馈能式
关断缓冲电路
无极型、有极型和复合型
开通缓冲电路
电路及工作原理 电流和电压的开通波形
关断缓冲电路
电路及工作原理 电流和电压的关断波形
复合缓冲电路
耗能式复合缓冲电路 馈能式复合缓冲电路
实用缓冲电路
第5章 开关管的驱动缓冲和保护电路
以Buck变换器为例，分析开关管开通和关断过程中的 电流电压变化以及缓冲电路的工作原理。
Power Electronics
5.3.1 RCD关断缓冲电路
（1） 关断过程分析
分析时假设：
• 电路已进入稳态 •忽略Q和VD的导
通压降
•假设电感足够大、 可以忽略电感电流
纹波，即iL等效为
恒流源IL 图5-11 Buck变换器
由于uC1不能突变，因从t2 (t2=t1+tf)时刻开始，VD继续承受反 压而保持关断，R1被D1短路，所以没有电流流过R1。
uD=-(Ui-uds)=-(Ui-UC1)<0
iC1=IL-iQ+ iD, iD=0
iC1通过VD1给C1充电。因C1较大，故uC1 (uds)缓慢上升
Power Electronics
第5章 开关管的驱动、缓冲和 保护电路
主要内容：
5.1 概述 5.2 驱动电路
5.3 缓冲电路
5.4 保护电路
Power Electronics
5.1 概述
（1）驱动电路 • 驱动电路是连接控制电路和功率开关器件的桥梁，它 将控制信号放大到驱动功率开关所要求的水平；有时候 还要求驱动电路的输入输出端是电气隔离的。 • 功率晶体管的开关特性与驱动电路的性能密切相关。 同样的功率开关，采用不同的驱动电路将得到不同的开 关特性。 • 设计优良的驱动电路能改善功率晶体管的开关特性， 减小开关损耗，提高整机的效率及功率开关器件的可靠 性，从而提高变换器的性能。 Power Electronics
点，C点： iQ＝0，uds＝Ui
C点对应Q关断期间的状态。 图5-12 b) Electronics Power 关断负载线
5典型 缓冲电路
2011-8-15
上海理工电气工程系
19
2)为抑制关断期中电压过冲 2)为抑制关断期中电压过冲ΔU 为抑制关断期中电压过冲Δ
缓冲电路应折衷确定 LK值 此外在LK LK并联由 LK值，此外在LK并联由 RK和VDK组成的阻尼电 RK和VDK组成的阻尼电 uL反向期中 反向期中VDK 路，在uL反向期中VDK 正偏导通，LK中储能沿 正偏导通，LK中储能沿 RK释放 释放； IGBT并联 RK释放；与IGBT并联 Cs、Rs和VDs组成的 的Cs、Rs和VDs组成的 RCD电路 电路， LS中储能 RCD电路，将LS中储能 转移到Cs Cs中 Cs越大则 转移到Cs中，Cs越大则 电压过冲量Δ 越低。 电压过冲量ΔU越低。
上海理工电气工程系2013130在感性负载下igbt的开关环境相当恶劣不仅过高的开关损耗会导致器件过热还有可能产生关断过电压为保障器件安全设计者可采用具有更大soa的器件但这在技术和经济上都是欠妥当的较为合理的做法是设法改变器件的负载动态轨迹减轻器件在开关过程中的功率负担在电路中加入缓冲电路便是一种有效措施
布线电感Ls包含缓压电容 的寄生电感和电路的引线电感 布线电感 包含缓压电容Cs的寄生电感和电路的引线电感，在 包含缓压电容 的寄生电感和电路的引线电感， 大容量电路中必须考虑(类似于 类似于GTO电路 。 电路)。 大容量电路中必须考虑 类似于 电路
2011-8-15 上海理工电气工程系 5
3.5.3 开关电路的基本状态
上海理工电气工程系 11
与实 际方 向相 反
2011-8-15
开通换流期小结
因为有了开 通缓冲电路 Uce下降 ，在Uce下降 期中，电流ic 期中，电流ic 主要为ics ics， 主要为ics， 这样就改善 了器件的开 通环境。 通环境。
运放稳定性之五：单电源缓冲器电路的实际设计
运放稳定性（5）：单电源缓冲器电路的实际设计作者：Tim Green，TI公司本系列的第5部分将着重讨论"实际"应用，我们到目前为止所学会的技巧和经验都将得到应用，帮助我们方便地稳定一个复杂的电路。
我们将设计一个通用单电源缓冲放大器（将2.1V 缓冲至4.1V参考），5V单电源供电使它能够线性地工作，可提供较大的输出电流（>13mA），并在 -40°C 至 +125°C工作温度范围的飘移为0.4V。
虽然可将该电路用于许多应用中，但我们仍将简要介绍一下促使给出这个设计的原因，并解释为何没有现成的电路可用来完成此项工作。
我们这里采用综合技术来开发器件网络，以提供一个证明对许多运放应用都有益的稳定电路。
技术背景：在实际应用中，惠斯通电桥的一个常见应用就是压力测量。
如图5.1所示，随着所加压力变化，很多这种压力传感器都具有明显的二阶非线性特性。
除了随所加压力变化而产生的非线性外，许多压力传感器随温度变化在偏移量和范围上也有非线性特性。
用来校正这些误差的一种现代解决方法是在压力传感器中内置电子电路，然后将电子电路与压力传感器作为一个模块，随着温度的变化进行数字校准。
一种适用于此类用途的IC是由德州仪器公司提供的Burr-Brown 产品PGA309（如图5.2所示）。
此输出电压已经过数字校准的传感器，其信号调整IC包含有一个模拟传感器线性化电路，该电路将输出电压的一部分反馈至传感器的电压激励引脚，从而以20:1的改良比例对二阶非线性进行线性化。
因此，VEXC引脚将随传感器所加压力的变化而对其电压进行调整。
此电路的一个局限就是其传感器激励引脚VEXC，在工作温度范围内限制在5mA最大输出电流上。
这里我们遇到了一个两难的境地，即如何用一个阻抗来激励要求电流超过5mA 的传感器。
设计要求：图5.3详细给出了主要的设计指标。
我们希望用一个容差为10%的5V电源来供电。
电力电子器件的缓冲电路
17
课堂思考
根据放电时间约束，有： 假定取 RS 50
RS
Dm in 3 fCS
97.8
根据耗散功率限制，有：
PR
1 2
f
CSU
2 dm
a
x
12.7W
假定取电阻功率 PR 25W
远开小关于管器导件通允瞬许间的最电大流集值电，极满电足流晶：I体CP管参2.7数6A要求1。8R4SV 6.44A
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电力电子技术
CS 在tf时间内的
IA
充电电压应远低
于AB端的最大电
压（如图），有：
IC
I Am axtf 2CS
UCf
UABmax
ics
7
电力电子器件的缓冲电路
导通时最大峰值电流限制对RS阻值选择的约束
➢ VT开通瞬间流过的电流为负载电流和CS的放电电流之和
➢ CS可能达到的最高电压为UABmax
IA
➢ VT最大峰值电流为ICpmax
二极管VDS选择：电流有效值应不小于1.5A（不小于主开关 管额定电流的1/10，即相当于额定电流不小于1A），额定 电压可以选择为最高电压的2倍左右，可以取400V。
根据电流下降时间（关断时间），有：
CS
2.76A 150ns 2 136V
1.52nF
假定取电容Cs=7.5nF，电容额定电压可以选择为最高电压的 1.5倍左右，可以取250V。
未知条件的明确
假定VT开通时，流过负载电阻RL的电流峰值为 Ip，VT关 断时电流为零；则晶体管流过的最大峰值电流为：
I pm
Po 0.4U dm in
2.76 A
（根据平均功率计算）
输出功率恒定，当输入电压为184V时，开关占空比最小，
缓冲电路的工作原理
缓冲电路的工作原理
缓冲电路是一种用于增强电信号的电路。
它的工作原理是将输入信号经过放大并输出，以提供一个更强的电信号给下游电路或设备使用。
缓冲电路主要由运放（操作放大器）构成。
运放是一个高增益、高输入阻抗和低输出阻抗的电子设备，它能够将输入信号放大到较高的幅度并提供一个稳定的输出。
在缓冲电路中，输入信号被连接到运放的非反馈输入端，而输出信号则从运放的输出端获得。
当输入信号进入缓冲电路时，它会经过放大器的非反馈输入端，并被放大器内部的放大器级放大。
随后，放大后的信号通过放大器的反馈网络进行反馈，从而调整输出信号的幅度和相位。
通过反馈，缓冲电路可以保持相对稳定的增益和频率响应，并提供高度可靠的输出。
缓冲电路的作用是为了实现信号的增强和保护。
它可以将输入信号放大到更高的电平，从而克服信号丢失或衰减的问题。
此外，由于缓冲电路具有低输出阻抗，它可以有效地驱动下游电路或设备，确保信号传输的质量和稳定性。
总之，缓冲电路通过运放的放大作用，将输入信号放大并输出，从而增强信号的强度和质量，保护信号免受损失和干扰。
它在电子设备和电路中起着重要的作用，提高了信号传输的可靠性和效果。
开关管的驱动缓冲和保护电路
u u
i
0 P
0
i
i
i
t
0
P
t
0
u t
t
2
3、保护电路 开关器件和电路在工作过程中，由于电路
内部或外部的原因，可能发生过电流、过电压、 过热等故障。
如果能及时检测出故障所在，及时关断开关 管，则可以避免开关管和电路的损坏，保证工 作安全。
3
5.2 驱动电路
➢ 驱动电路——主电路与控制电路之间的接口
IM
I
t1 t2 t3
t
t4
t1~t2脉冲前沿上升时间（<1s） t1~t3强脉冲宽度 IM强脉冲幅值（3IGT~5IGT，IGT表示电平触发电流） t1~t4脉冲宽度 I脉冲平顶幅值（1.5IGT~2IGT）
10
➢ 晶闸管触发电路应满足下列要求：
1) 触发脉冲的宽度应保证晶闸管可靠导通。 2) 触发脉冲应有足够的幅度。 3) 不超过门极电压、电流和功率定额，且在可靠触发区域
5.1 概述
一个实际的功率开关变换器中的开关器件要能正
常的工作，还需要一些辅助器件和电路，如驱动电路、
缓冲电路和保护电路等。
1、驱动电路
基本功能：转换功率半导体器件的开关状态。
2、缓冲电路
开关管在导通时流过电流，关断时承受电压；而
开通和关断的瞬间过程中，因为开关速度很，因此会承受很大的du/dt,di/dt。
之内。 4) 应有良好的抗干扰性能、温度稳定性及与主电路的电气
隔离。
IM
I
t1 t2 t3
t
t4
11
常见的晶闸管触发电路
+E
1
+E
VD
2 TM
缓冲电路
缓冲电路设计方法1. RCD 缓冲电路∙Lm=L1+L2 ∙Ls∙Cs∙Ds∙Rs ：：：：：电源线的线电感缓冲电路电感缓冲电容缓冲二极管缓冲电阻2. 关断波形∙Io∙Vcesp∙Vcep∙Ed∙Vfp(Ds)：：：：：集电极关断电流Ls引起的尖峰电压峰值Cs充电的峰值电压电源电压缓冲二极管的正向恢复电压∙Vfp(Ds)∙Ls应尽量小应尽量小∙Lm∙Cs应尽量小应足够大3. 缓冲电路的选择(1)缓冲电容(Cs)∙Lm∙Io∙Vcep：：1μH/m2×Ic(Rated)0.9×Vces400V for AC 220V, 800V for AC 440VEd ：：(2)缓冲电阻(Rs)·f:开关频率4. 缓冲电路类型5. 缓冲参数表1000V/GTR: Z- 系列型号Ic(DC) Vces 缓冲器类型Cs(Ed=650V)Rs(Lm=1μH,f=15kHz)Ds2DI30Z-100 30A600VA(Lm=0.5μH)0.033 μF- -2DI50Z-100 50A 0.094 μF- -2DI75Z-100 75AB(Lm=1.0μH)0.15 μF 1.2kΩ/60W ERG27-102DI100Z-100 100A 0.22 μF 1.0kΩ/100W ERG27-10 2DI150Z-100 150A 0.56 μF330Ω/230W ERG27-101DI200Z-100 200AC(Lm=1.0μH)2.7 μF68Ω/400WERG27-10ERG77-101DI300Z-100 300A 6.4 μF33Ω/900W ERG27-10 ERG77-101200V/GTR: Z- 系列型号Ic(DC) Vces 缓冲器类型Cs(Ed=800V)Rs(Lm=1μH,f=15kHz)Ds2DI30Z-120 30A1200VA(Lm=0.5μH)0.022 μF- -2DI50Z-120 50A 0.068 μF- -2DI75Z-120 75AB(Lm=1.0μH)0.1 μF 2.2kΩ/60W ERG28-122DI100Z-120 100A 0.47 μF330Ω/100W ERG28-12 2DI150Z-120 150A 0.56 μF330Ω/230W ERG28-121DI200Z-120 200AC(Lm=1.0μH)2.2 μF68Ω/400WERG28-12ERG78-121DI300Z-120 300A 4.7 μF33Ω/900W ERG28-12 ERG78-12600V/IGBT系列 *（L/F系列，部分N系列）型号Ic(DC) Vces 缓冲器类型Cs(Ed=400V)Rs(Lm=1μH,f=15kHz)Ds6MBI10*-060 10A600V A(L m=0.5μH)0.033μF- -6MBI15*-060 15A 0.1μF- - 6MBI20*-060 20A 0.16μF- - 6MBI30*-060 30A 0.33μF- -6MBI50*-06050A 1.0μF- -2MBI50*-060 0.33μF- -6MBI75*-06075AB(Lm=1.0μH)1.6μF16Ω/420W ERE24-062MBI75*-060 0.47μF56Ω/420W ERE24-066MBI100*-060100A 2.2μF10Ω/750W ERE24-062MBI100*-060 0.68μF22Ω/750W ERE24-06 2MBI150*-060 150A 1.8μF16Ω/1.7kW ERE24-06 2MBI200*-060 200A 3.3μF 6.8Ω/3.0kW ERE24-062MBI300*-060 300AC(Lm=1.0μH)10.0μF 2.2Ω/6.8kWERE24-06ERE74-062MBI400*-060 400A 18.0μF 1.6Ω/12kW ERE24-06×2P ERE74-06×2P1200V/IGBT 系列 *（L/F 系列，部分N 系列）型号Ic(DC)Vces缓冲器类型 Cs(Ed=800V)Rs (Lm=1μH,f=15kHz)Ds 6MBI8*-120 8A 1200VA (Lm=0.5μH)0.0068μF - - 6MBI15*-120 15A 0.022μF - - 6MBI25*-120 25A 0.068μF - - 2MBI25*-120 30A 0.022μF - - 6MBI50*-120 50A 0.068μF - -2MBI75*-12075AB (Lm=1.0μH)0.1μF 220Ω/420W ERG28-12 2MBI100*-120 100A 0.47μF 56Ω/750W ERG28-12 2MBI150*-120 150A 0.56μF 47Ω/1.7kW ERG28-12 1MBI200*-120 200A C (Lm=1.0μH)2.2μF 10Ω/3.0kW ERG28-12 ERG78-12 1MBI300*-120 300A4.7μF5.6Ω/6.8kWERG28-12 ERG78-126. 低电感线路的基本结构(1) 叠层导线板(2) 叠层导线条7. 电容缓冲器电路（集中缓冲)缓冲电容的选择∙ L ∙ Io ∙Vceo ∙Ed：分布电感 ：关断时的Ic ：尖峰电压 ：DC 电源电压8. 集中缓冲器电容（参考值）元件规格栅极驱动条件电源电路的分布电感缓冲电容-Vge(V) Rg(Ω)(μH)(μF)600V50A5―15≥51- 0.47 75A ≥33100A ≥24150A ≥16 ≤0.2 1.5 200A ≥9.1 ≤0.16 2.2 300A ≥6.8 ≤0.1 3.3 400A ≥4.7 ≤0.08 4.71200V50A5―15≥24- 0.47 75A ≥16100A ≥9.1150A ≥5.6 ≤0.2 1.5 200A ≥4.7 ≤0.16 2.2 300A ≥2.7 ≤0.1 3.3。
缓冲电路的作用与基本类型1缓冲电路的作用与基本类型电力电子
缓冲电路的作用与基本类型1、缓冲电路的作用与基本类型电力电子器件的缓冲电路(snubber circuit)又称吸收电路，它是电力电子器件的一种重要的保护电路，不仅用于半控型器件的保护，而且在全控型器件（如GTR、GTO、功率MOSFET和IGBT等）的应用技术中起着重要的作用。
晶闸管开通时，为了防止过大的电流上升率而烧坏器件，往往在主电路中串入一个扼流电感，以限制过大的di/dt，串联电感及其配件组成了开通缓冲电路，或称串联缓冲电路。
晶闸管关断时，电源|稳压器电压突加在管子上，为了抑制瞬时过电压和过大的电压上升率，以防止晶闸管内部流过过大的结电容电流而误触发，需要在晶闸管的两端并联一个RC网络，构成关断缓冲电路，或称并联缓冲电路。
GTR、GTO等全控型自关断器件在实际使用中都必须配用开通和关断缓冲电路；但其作用与晶闸管的缓冲电路有所不同，电路结构也有差别。
主要原因是全控型器件的工作频率要比晶闸管高得多，因此开通与关断损耗是影响这种开关器件正常运行的重要因素之一。
例如，GTR在动态开关过程中易产生二次击穿的现象，这种现象又与开关损耗直接相关。
所以减少全控器件的开关损耗至关重要，缓冲电路的主要作用正是如此，也就是说GTR和功率MOSFET用缓冲电路抑制di/dt和du/dt，主要是为了改变器件的开关轨迹，使开关损耗减少，进而使器件可靠地运行。
图1(a)是没有缓冲电路时GTR开关过程中集电极电压uCE和集电极电流i C的波形，由图可见开通和关断过程中都存在uCE和iC同时达到最大值的时刻；因此出现了瞬时的最大开关损耗功率Pon和Poff，从而危及器件的安全。
所以，应采用开通和关断缓冲电路，抑制开通时的di/dt，降低关断时的du/dt，使uCE 和iC的最大值不会同时出现。
图1(b)是GTR开关过程中的uCE和iC的轨迹，其中轨迹1和2是没有缓冲电路的情况，开通时uCE由UCC（电源电压）经矩形轨迹降到0，相应地i C由0升到ICM；关断时iC由ICM经矩形轨迹降到0，相应地uCE由0升高到UCC。
开关电源中的全部缓冲吸收电路解析
开关电源中的全部缓冲吸收电路解析基本拓扑电路上一般没有吸收缓冲电路，实际电路上一般有吸收缓冲电路，吸收与缓冲是工程需要，不是拓扑需要。
吸收与缓冲的功效：●防止器件损坏，吸收防止电压击穿，缓冲防止电流击穿●使功率器件远离危险工作区，从而提高可靠性●降低（开关）器件损耗，或者实现某种程度的关软开●降低di/dt和dv/dt，降低振铃，改善EMI品质●提高效率（提高效率是可能的，但弄不好也可能降低效率）也就是说，防止器件损坏只是吸收与缓冲的功效之一，其他功效也是很有价值的。
吸收吸收是对电压尖峰而言。
电压尖峰的成因：●电压尖峰是电感续流引起的。
●引起电压尖峰的电感可能是：变压器漏感、线路分布电感、器件等效模型中的感性成分等。
●引起电压尖峰的电流可能是：拓扑电流、二极管反向恢复电流、不恰当的谐振电流等。
减少电压尖峰的主要措施是：●减少可能引起电压尖峰的电感，比如漏感、布线电感等●减少可能引起电压尖峰的电流，比如二极管反向恢复电流等●如果可能的话，将上述电感能量转移到别处。
●采取上述措施后电压尖峰仍然不能接受，最后才考虑吸收。
吸收是不得已的技术措施拓扑吸将开关管Q1、拓扑续流二极管D1和一个无损的拓扑电容C2组成一个在布线上尽可能简短的吸收回路。
拓扑吸收的特点：●同时将Q1、D1的电压尖峰、振铃减少到最低程度。
●拓扑吸收是无损吸收，效率较高。
●吸收电容C2可以在大范围内取值。
●拓扑吸收是硬开关，因为拓扑是硬开关。
体二极管反向恢复吸收开关器件的体二极管的反向恢复特性，在关断电压的上升沿发挥作用，有降低电压尖峰的吸收效应。
RC 吸收● RC吸收的本质是阻尼吸收。
●有人认为R 是限流作用，C是吸收。
实际情况刚好相反。
●电阻R 的最重要作用是产生阻尼，吸收电压尖峰的谐振能量，是功率器件。
●电容C的作用也并不是电压吸收，而是为R阻尼提供能量通道。
● RC吸收并联于谐振回路上，C提供谐振能量通道，C 的大小决定吸收程度，最终目的是使R形成功率吸收。
缓冲电路——精选推荐
开关器件在开关过程中，除了du/dt和di/dt有限制外，还有电压、电流、功耗等参数的限制。
采用缓冲电路可以有效的减小开关损耗、抑制过电压，过电流。
由于MOSFET器件允许短路时间一般在微秒级，快速熔断器的保护不适合。
开关器件在承受过电压时，内部PN结被雪崩击穿，会造成器件短路，因此过电压必然导致过电流，器件过电流后，器件功率损耗增加，温度升高，导致内波PN结层烧坏，使器件永久损坏。
过压的产生主要有以下几个方面：1、雷击、高压断路器动作等引起的冲击电压，也称浪涌电压，一般持续时间在微秒级到毫秒级。
2、变流输出侧在大电流情况下切断（如切断大的感性负载），将引起输出侧的过电压。
3、器件换相过程中，因电容和电感共同作用引起器件两端过电压。
（电力电子技术及应用P65）针对功率器件过电压的保护，主要有缓冲吸收电路和稳压元件吸收电路。
缓冲吸收电路主要用于高频率、短时间的场合。
常用缓冲电路为RC缓冲电路。
在任意一个开关时序中，有三个MOSFET开通，且功率器件为串联形式，并且与电感串联组成回路。
因此只需要在RC缓冲电路的基础上并联一个电阻，就具有了动态均压的功能。
如下图所示。
同时选取相同功率器件IRFP460。
缓冲电路的主要形式有如下图四种。
下图a所示，在小功率场合，一般只需要在开关器件并联一个小电容（一般小于0.47uF），就能达到良好的缓冲效果，并联的电容能够吸收开关管关断时产生的电压尖峰，并且储存起来，在开关管下一次导通时，电容释放能量。
a)b)c)d) 1S2SC1S2SC1SR2SR1SDSD1S2SR开关器件在导通瞬间，电容放电，将产生较大电流冲击，容易损坏器件，可以串联一个限流电阻Rs构成电阻电容吸收式缓冲电路（RC缓冲电路），如上图b所示。
开关器件可上下两个桥臂共用一个RC缓冲电路，每个开关器件独立使用一个RC缓冲电路效果更好。
参数选择在一个开关周期内，设母线线路电感为Lm，由于开关器件为反相串联，在一个开关周期反相串联的一对开关管中只有一个开关管有开通和关断的过程，另一个开关管一直关断，设电容Cs1（或Cs2）充电后电压为Ed，在开关器件关断过程中，会在线路电感Lm两端产生反相电动势Lmdi/dt，使母线产生一个尖峰电压，这个电压迅速通过电阻Rs1（或Rs2）对Cs1（或Cs2）充电，电容吸收电压，储存能量。
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布线电感Ls包含缓压电容 的寄生电感和电路的引线电感 布线电感 包含缓压电容Cs的寄生电感和电路的引线电感，在 包含缓压电容 的寄生电感和电路的引线电感， 大容量电路中必须考虑(类似于 类似于GTO电路 。 电路)。 大容量电路中必须考虑 类似于 电路
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3.5.3 开关电路的基本状态
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开通换流期的特点
因为有IGBT VDo间的换流 间的换流， 因为有IGBT -VDo间的换流， 按上设Lk很大，故在Uce Lk很大 Uce下降 按上设Lk很大，故在Uce下降 期中iL缓升， Uce下降比iL上 iL缓升 下降比iL 期中iL缓升， Uce下降比iL上 升要快许多。 t=t1时 时区a) 升要快许多。当t=t1时(时区a) 达到I2 I2<<Io， ， iL 达到I2 ，且I2<<Io，尔 uce=0，uL=Ud，iL线性上 后uce=0，uL=Ud，iL线性上 (iD0线性下降 线性下降) 升(iD0线性下降)。
u ce = u LS
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dicS LS I 0 = LS = = U1 dt tf1
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关断期的特点是
dicS LS I0 uce = uLS = LS = = U1 dt tf1
上式表明：阶跃电压U1随Ls和Io的增 上式表明：阶跃电压U1随Ls和Io的增 U1 大而升高，从而使Eon增大， Eon增大 大而升高，从而使Eon增大，为此应设法 减小Ls 如选择低内感缓冲电容器， Ls， 减小Ls，如选择低内感缓冲电容器，安装 时直接接在器件电极端子上等。 时直接接在器件电极端子上等。
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注意！ 注意！稳态时缓冲电路不工作
不管是哪种状态， 不管是哪种状态，电路中电量均为 恒值( io≡Io,ud≡Ud)， ≡Io,ud≡Ud) 恒值(设io≡Io,ud≡Ud)，缓冲电路并不 处于工作状态。 处于工作状态。 可见，时区a IGBT开通的换流 可见，时区a～d是IGBT开通的换流 而时区f 则是IGBT IGBT关断的换流期 期，而时区f～j则是IGBT关断的换流期 为了改变IGBT在这些时区中的环境， IGBT在这些时区中的环境 ，为了改变IGBT在这些时区中的环境， 缓冲电路应投入工作。 缓冲电路应投入工作。
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3.5.4 开通换流期的特点
VG开通过程有关电量 VG开通过程有关电量 波形如左图中时区a 波形如左图中时区a～ 所示， d所示，该电量波形基 于以下的假定： 于以下的假定： uce在换流期中线性 ①uce在换流期中线性 下降(uL线性上升) (uL线性上升 下降(uL线性上升)； 串联缓流电感Lk Lk值 ②串联缓流电感Lk值 较大(与集极电感Lko 较大(与集极电感Lko 比)； 考虑VDo VDo的反向恢 ③考虑VDo的反向恢 复电荷Qrr 复电荷Qrr
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3.5.1 IGBT缓冲电路的构成 IGBT缓冲电路的构成
点划线框A 点划线框A与 IGBT串联 串联， IGBT串联，为开通 缓冲电路，电感Lk 缓冲电路，电感Lk 器件在开通时使电 流缓升， 流缓升，称缓流电 感，可降低器件的 开通损耗，Rk和 开通损耗，Rk和 VDk构成阻尼电路 VDk构成阻尼电路 Lk储能提供释 ，为Lk储能提供释 放回路， 放回路，也称有阻 尼开通缓冲电路。 尼开通缓冲电路。
电路的基本状态是IGBT稳定导通状 稳定导通状 电路的基本状态是 指左图中时区e，此时有： 态，指左图中时区 ，此时有：
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开关电路的基本状态
二极管VDo稳定导通状态即VG 二极管VDo稳定导通状态即VG VDo稳定导通状态即 关断状态，指图中时区k 关断状态，指图中时区k，此时有
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3.5.1 正常开关状态下的负载动态轨迹
在感性负载下，IGBT的开关环境相当恶 在感性负载下，IGBT的开关环境相当恶 不仅过高的开关损耗会导致器件过热， 劣，不仅过高的开关损耗会导致器件过热， 还有可能产生关断过电压， 还有可能产生关断过电压，为保障器件安全 设计者可采用具有更大SOA的器件， SOA的器件 ，设计者可采用具有更大SOA的器件，但这 在技术和经济上都是欠妥当的， 在技术和经济上都是欠妥当的，较为合理的 做法是设法改变器件的负载动态轨迹， 做法是设法改变器件的负载动态轨迹，减轻 器件在开关过程中的功率负担， 器件在开关过程中的功率负担，在电路中加 入缓冲电路便是一种有效措施。 入缓冲电路便是一种有效措施。 在正常开关状态下的负载动态轨迹将如 下图所示。 下图所示。
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3) 在VG关断过程的两个换流期 VG关断过程的两个换流期
在VG关断过程的两个换流期中，Cs值决 VG关断过程的两个换流期中，Cs值决 关断过程的两个换流期中 定了电压的上升速度，适当选择Cs Cs值可使 定了电压的上升速度，适当选择Cs值可使 uce在电流下降期中缓升 在电流下降期中缓升， uce在电流下降期中缓升，从而显著降低关断 损耗，由于电路简单有效， 损耗，由于电路简单有效，使无源关断缓冲 电路在软PWM电路中得到广泛应用。 PWM电路中得到广泛应用 电路在软PWM电路中得到广泛应用。
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CsCs-VDo换流期
Cs-VDo间换流包含 Cs-VDo间换流包含 h~j三个时区 在时区h 三个时区： h~j三个时区：在时区h， 由于uce>Ud uce>Ud， 由于uce>Ud，产生电压过 充 ∆U ， ∆U = U cem − U d VDo正偏导通 正偏导通， Lk、 VDo正偏导通，由Lk、Ls Cs和VDs组成的串联振 、Cs和VDs组成的串联振 荡电路投入工作。 荡电路投入工作。
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关断期的特点是
1) 由于考虑缓冲电路分布电感 Ls，Cs初充电时uce产生阶跃 初充电时uce Ls，Cs初充电时uce产生阶跃 电压U1,如图所示， t=t5时 U1,如图所示 电压U1,如图所示，当t=t5时 ,uce为 ,uce为： uce=uLs+ucs 考虑Cs端压初值为ucs=0, Cs端压初值为ucs=0,设 考虑Cs端压初值为ucs=0,设 ic按线性下降 ics线性上升 按线性下降( 线性上升) ic按线性下降(即ics线性上升)并 忽略其拖尾， 忽略其拖尾，则上式可写成
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与实 际方 向相 反
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开通换流期小结
因为有了开 通缓冲电路 Uce下降 ，在Uce下降 期中，电流ic 期中，电流ic 主要为ics ics， 主要为ics， 这样就改善 了器件的开 通环境。 通环境。
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3.5.5关断换流期及其特点 3.5.5关断换流期及其特点
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2)为抑制关断期中电压过冲 2)为抑制关断期中电压过冲ΔU 为抑制关断期中电压过冲Δ
缓冲电路应折衷确定 LK值 此外在LK LK并联由 LK值，此外在LK并联由 RK和VDK组成的阻尼电 RK和VDK组成的阻尼电 uL反向期中 反向期中VDK 路，在uL反向期中VDK 正偏导通，LK中储能沿 正偏导通，LK中储能沿 RK释放 释放； IGBT并联 RK释放；与IGBT并联 Cs、Rs和VDs组成的 的Cs、Rs和VDs组成的 RCD电路 电路， LS中储能 RCD电路，将LS中储能 转移到Cs Cs中 Cs越大则 转移到Cs中，Cs越大则 电压过冲量Δ 越低。 电压过冲量ΔU越低。
2011-8（ IGBT缓冲电路的构成（续） 缓冲电路的构成
点划线框B IGBT并 点划线框B与IGBT并 电容Cs Cs在关断时使电压 联，电容Cs在关断时使电压 缓升，也称缓压电容， 缓升，也称缓压电容，可降低 器件的关断损耗， Rs和 器件的关断损耗，由Rs和 VDs构成的并联支路 构成的并联支路， VDs构成的并联支路，可提高 充电速度且抑制放电流。 充电速度且抑制放电流。称 RCD关断缓冲电路 关断缓冲电路。 RCD关断缓冲电路。由于电 路包含电阻Rk Rs,是称耗能 Rk和 路包含电阻Rk和Rs,是称耗能 型缓冲电路。 型缓冲电路。
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IGBT正常开关状态下的负载动态轨迹 IGBT正常开关状态下的负载动态轨迹
IGBT正常开关状态下 IGBT正常开关状态下 的负载动态轨迹 ： VG关断过程 关断过程， a-VG关断过程， VG开通过程 开通过程, b-VG开通过程, c-理想开关动态轨迹。 理想开关动态轨迹。
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开通换流期的特点
实际上，IGBT开通过程还 实际上，IGBT开通过程还 存在一个叠流期， 存在一个叠流期，因为在 IGBT关断时 开通前)Cs 关断时( )Cs中 IGBT关断时(开通前)Cs中 储有能量Wc Wc， IGBT开通 储有能量Wc，当IGBT开通 Cs立即沿IGBT和Rs放电 立即沿IGBT 时Cs立即沿IGBT和Rs放电 (ics<0)，放电电流与iL iL一 (ics<0)，放电电流与iL一 起流经IGBT IGBT， 起流经IGBT，放电电流峰 Icsm，Rs虽可限制 虽可限制Icsm 值Icsm，Rs虽可限制Icsm 但却不能影响Cs中电荷Qs Cs中电荷 但却不能影响Cs中电荷Qs 也即增大Rs Rs同时会减缓 ，也即增大Rs同时会减缓 放电的速度， 放电的速度，延长放电电流 的衰减期， 的衰减期， 因此Rs的上限值要受到ug Rs的上限值要受到 因此Rs的上限值要受到ug 的最窄脉宽τ 的限制。 的最窄脉宽τm的限制。