高手讲解 脉宽调制开关稳压电源尖峰消除

PWM开关稳压电源能够顺利的在多个领域得到广泛的应用，主要是因为其体积虽小但是效率却颇高。但即便应用广泛，PWM开关稳压电源却也存在着较为明显的缺点，那就是转换持续期较短，并且尖峰干扰较为明显。本文就将针对这其中尖峰干扰的问题为大家整理了工程师的相关经验，快随小编来看一看吧。

开关稳压电源工作时开关三极管和续流二极管（亦可以是另一个开关三极管）总是交替地导通或者截止，图1中KQ和KD并非是理想器件，两种状态的转换需要一定的时间，这就产生了尖峰干扰。在状态转变过程中，该导通的开关没有完全导通，而该截止的开关却又没有截止的瞬间，电源到地有直接的通路，产生瞬态电流Is。该电流跟开关三极管导通时的电流Imax及截止时的电流Icmin的差值、开关KQ和KD同时导通的持续时间等因素有关。由于电路分布参数的影响，在波形上出现振铃振荡。

图1瞬态电流

功率开关管瞬时导通的持续时间对尖峰干扰的影响

晶体管的开启和关断时间跟其截止频率成反比。开启、关断时间越短，开关速度就越快。同时导通的持续时间取决于KQ和KD所使用的器件的开关速度。用速度不同的开关器件比较，开关器件的速度越快，同时导通的持续时间越短，尖峰干扰越是宽度窄、幅度大。

减小变压器漏感引起的电压尖峰

变压器的漏感越大，电压尖峰越高，射频干扰也就越大。特别是变压器采取屏蔽后，由于耦合差，漏感也相应大一些。一般说，用环型磁芯绕制的变压器产生的漏感要比E型小些。另外，绕线工艺也很重要，较好的绕线方式是先绕初级总圈数的一半，再绕次级的全部圈数，最后再绕初级的剩余一半，即次级线圈在初级线圈的中间。这样初级线圈保持有较好的耦合，使变压器有较小的漏感。

功率管的开关波形对尖峰干扰的影响与抑制

开关波形Usr（t）的方正度影响尖峰干扰。矩形波的谐波幅度随频率增加而减小的速率为20dB十倍频程，梯形波则为40dB十倍频程。有意识地改变矩形波的陡峭程度和两角的钝化程度可抑制高频分量、减小尖峰干扰。故要合理地选择开关三极管和续流二极管的开关速度。

对开关三极管而言，有两种方法可减小尖峰干扰，即增大Vce的上升时间和减小Ic的下降时间。图2电路中，在确定了KQ之后，可从图3看出，增大KD的开启时间、减小关断时间可以减小尖峰干扰。

图2开关KD的速度

在开关三极管的CE之间，或者在续流二极管的两端并联RC缓冲电路可使尖峰干扰明显减小。图3中，三极管T关断时，集电极电压上升，通过D和R1对C充电，使其上升速率变缓，选择充电常数CR1的值可以控制上升速率。T导通时，D截止，C对R1和R2放电，限制了导通瞬间的峰值电流。该缓冲电路改变了负载线的形状，减少了开关三极管的损耗。在续流二极管两端并上RC电路也同样有效。图3中，当用3DD11和2CK120C时，可并0.022LF左右的电容器（f=2kHz），该电容的容量有一最佳值，它的作用可以从图4看出。图4（a）是不加C的情况，将其在时间轴上放大后为图4（b）。并上缓冲电容后分别见图4（c）和（d）。

图3

（a）

（b）

（c）

（d）
图4缓冲电容对尖峰的抑制

本文来自于工程师的经验，针对PWM开关稳压电源尖峰干扰对电路整体设计的影响，以及尖峰干扰该如何进行抑制进行了较为全面细致的总结。由于这种开关稳压电源在电子电路设计中的应用十分广泛，因此各位读者对本文中的内容充分重视。