在圖1中,當Q開始關斷時,其電流開始下降,而變壓器漏感會阻止這個電流的減小。一部分電流將繼續(xù)通過將要關斷的開關管,另一部分則經(jīng)RC緩沖電路并對電容C充電,電阻R的大小與充電電流有關。
Ic的一部分流進電容C,可減緩集電極電壓的上升。通過選取足夠大的C,可以減少集電極的上升電壓與下降電流的重疊部分,從而顯著降低開關管的關斷損耗,同時還可以抑制集電極漏感尖峰電壓。
圖3中的A-C階段為開關管關斷階段,C-D為開關管導通階段。在開關管關斷前,電容C兩端電壓為零。在關斷時刻(B時刻),C會減緩集電極電壓的上升速度,但同時也被充電到2Vdc(在忽略該時刻的漏感尖峰電壓的情況下)。
電容C的大小不僅影響集電極電壓的上升速度,而且決定了電阻R上的能量損耗。在Q關斷瞬間,C上的電壓為2Vdc,它儲存的能量為0.5C(2Vdc)2焦耳。如果該能量全部消耗在R上,則每周期內(nèi)消耗在R上的能量為:
對限制集電極上升電壓來說,C應該越大越好;但從系統(tǒng)效率出發(fā),C越大,損耗越大,效率越低。因此,必須選擇合適的C,使其既能達到一定的減緩集電極上升電壓速度的作用,又不至于使系統(tǒng)損耗過大而使效率過低。
在圖3中,由于在下一個關斷開始時刻(D時刻)必須保證C兩端沒有電壓,所以,在B時刻到D時刻之間的某時間段內(nèi),C必須放電。實際上,電容C在C-D這段時間內(nèi),也可以通過電阻R經(jīng)Q和R構(gòu)成的放電回路進行放電。因此,在選擇了一個足夠大的C后,R應使C在小導通時間ton內(nèi)放電至所充電荷的5%以下,這樣則有:
式(1)表明R上的能量損耗是和C成正比的,因而必須選擇合適的C,這樣,如何選擇C就成了設計RC緩沖電路的關鍵,下面介紹一種比較實用的選擇電容C的方法。
事實上,當Q開始關斷時,假設初的峰值電流Ip的一半流過C,另一半仍然流過逐漸關斷的Q集電極,同時假設變壓器中的漏感保持總電流仍然為Ip。那么,通過選擇合適的電容C,以使開關管集電極電壓在時間tf內(nèi)上升到2Vdc(其中tf為集電極電流從初始值下降到零的時間,可以從開關管數(shù)據(jù)手冊上查詢),則有:
因此,從式(1)和式(3)便能計算出電容C的大小。在確定了C后,而小導通時間已知,這樣,通過式(2)就可以得到電阻R的大小。