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普通整流二极管和快恢复二极管在振铃吸收电路

作者:海飞乐技术 时间:2016-11-22 15:10

    本次实验可以得到三个结论:1、振铃吸收电路是不能省略电阻的;2、普通整流二极管用于振铃吸收电路效果比快恢复二极管好;3、适当增大振铃吸收电路的电阻可以在不明显影响振铃吸收的前提下减小损耗。
 实验工具和部分材料(两个不同厂家的18w LED驱动、18w LED灯板、ISDS205B示波器及其它辅助材料)如图
实验工具和部分材料示意图
 
 实验过程:
1、分别测量两个LED驱动的振铃吸收电路中电容上的电压波形
1号驱动的振铃吸收电路由RS1M快恢复二极管、1000v1000p瓷片电容和200k贴片电阻组成,下图是1号驱动的振铃吸收电路和示波器接入方法(示波器的地线接整流滤波后的正极,探头接吸收电路的中间;如果示波器的地线接电源负极,则测得的电压增加300多v,测量精度也下降不少。
实验电路
    测得电压波形如下
测得电压波形如下
     IC内的场管截断前,电容上的电压高于电源电压约99v,当场管截断时,振铃电压会将1000pF电容充电到约142v,也就是电容上的电压上升约43v,但该电压在波峰后的192ns时间内下降约33v到约109v,然后间歇期放电到约99v,迎接下一个振铃波峰的到来。电容上电压快速下降的原因肯定是快速放电,而快速放电只能通过快恢复二极管RS1M,也就是说,虽然是快恢复二极管,但也存在反应时间(查资料得RS1M的最大恢复时间为0.5μs),在本次测量中,是在192ns时间内,二极管PN结内的载流子尚未消失,所以可以反向导电,将波峰时给电容充的电释放约3/4,因为此时的释放,初级是回路的一部分,此时初级回路加反向电流,其感应是增大了次级正向电流,所以这3/4是被电路回收利用了的,另外的1/4在间歇期释放,这部分是损耗。这个驱动电路的工作频率约63kHz,周期约16μs,振铃脉冲占不到1μs,也就是在约15μs的时间,1000pF电容放电约9.5v,在平均电压约104v下,200k电阻可以将1000pF电容放电104v/200k*15μs/1000pF=7.8v,实测是下降约10v,相差的约2v可考虑为快恢复二极管的结电容影响以及测量误差。从这几个数值也可以求出振铃吸收电路中电阻消耗的功率,电阻上的平均电压为104v,消耗功率P=104*104/200000=0.054w,电容上另有约0.012w的功率通过PN结电容释放,这部分主要在开关管上损耗。

   2号驱动的振铃吸收电路是普通整流二极管M7、1000v1000p瓷片电容和150k贴片电阻组成,吸收电路电容上的电压波形如下:
   ,吸收电路电容上的电压波形
 2号驱动的频率约48kHz,周期约21μs,可见由于周期更长,电阻更小,电容上的电压下降更多,约15v,同时,由于第一个振铃波峰过去后,振铃波谷时电容上电压下降较多,出现了较为明显的第二个振铃波峰。
2、拆除振铃吸收电路的电阻
以前见过有的电路上的振铃吸收电路只有二极管和电容,也见过某厂家在网上宣称他们的振铃吸收电路无损耗但没公开电路,怀疑是不是就是不用电阻,为了试试能不能完全依靠二极管恢复期间的反向电流来对电容进行放电,把电路中的电阻拆除测试,发现电容的电压被充得很高,几乎没有波动,而IC的输出端振铃电压高达184v,波形如下
IC的输出端振铃电压高达184v,波形
3、将振铃吸收电路的电阻增大
将1号驱动的200k电阻换成510k,测得振铃吸收电路电容上的电压波形如下,可见电容上的电压提高不少,振铃电压也提高约6v,振铃前后的电压差也减小约4v,可见振铃吸收电路的效果减小,损耗也减小
振铃吸收电路的效果减小,损耗也减小
     将2号驱动的150k电阻换成510k,振铃吸收电路电容上的电压波形如下。换电阻前,振铃脉冲最高电压约112v,但捕捉到的112v脉冲极少,捕捉到的高值以111v为主,换电阻后,振铃脉冲最高电压仍为112v,捕捉到的112v脉冲较多,也就是说,把150k电阻换成510k后,振铃电压提高大约1v,而振铃前的电压由约68v(最低67v)提高到了约76v,电压差由约15v下降到约6v。可见,适当增大电阻后,振铃波峰并没有明显上升,但损耗明显下降。第二个振铃波峰明显减小,但仍明显,应该可以将电阻再适当增大。
   4、更换1号驱动振铃吸收电路的二极管
将1号驱动振铃吸收电路的快恢复二极管RS1M换成普通整流二极管1N4007(参数同M7),振铃峰值约140v,比原电路下降近2v,振铃前后的电压差约5v,比原来减少一半,也就是损耗下降约一半。在平均电压约99v下,510k电阻可以将1000pF电容放电99v/510k*15μs/1000pF=2.9v,消耗功率为99v*99v/510kΩ=0.019w,实测是下降约5.2v,应该是二极管PN结电容放电的结果,损耗约0.015w。
实际设计中,电阻的选择应使振铃脉冲前后电容的电压尽量接近次级工作时开关管的漏极(或集电极)电压,若振铃前的电压较低,则应增大电阻以减小损耗,若电压较高,应减小电阻以降低电压,降低脉冲电压。
 

 



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