吸收电路在模拟电路设计中的技术研究

吴岳芬湖南理工学院信息与通信工程学院



吸收电路在模拟电路设计中的技术研究

吴岳芬
湖南理工学院信息与通信工程学院

针对模拟电路实际设计中，电子器件容易损坏的问题，研究了几种不同的吸收电路，通过在器件两端并联电容、电阻以及二极管等措施来改善其电压和电流尖峰脉冲，最后通过PSPICE仿真软件验证了理论分析的正确性。

电子器件 吸收电路 尖峰脉冲 仿真

1　引言

在模拟电子技术中，电子器件如果工作在硬开关状态，由于电压和电流的开通和关断有一个过程，从而会导致下面两个不好的结果，第一：过大的电流对开关器件造成冲击，从而会造成电子器件的损坏；第二：电路产生尖峰电压或建峰电流，从而会影响电路正常工作。因此在实际电路设计中，应该极力避免这种情况，比如采用一些保护措施去克服此种情况，本文以二极管和MOS场效应管为例，通过采用不同的吸收电路对抑制电子器件两端的电压以及流过其的电流所产生的尖峰脉冲有显著抑制作用，论文最后最后通过PSPICE仿真软件对理论分析分析进行了验证论证。

2　二极管采用吸收电路的仿真研究

对于二极管的吸收电路具有两种形式：二极管并联电容器，二极管并联电容与电阻串联的组合。为了使续流环节具有良好的电磁兼容性，二极管采用快恢复二极管，以确保输出理想的直流信号。以下对二极管采用两种吸收方式的电路在PSPICE中进行仿真比较。第一种情况：将二极管与电容并联，其中C=0.015μH，考虑电路中的寄生电感，得到吸收电路。从仿真结果上可以看出，二极管的电流有尖峰，吸收效果不理想。

第二种情况，将二极管与电容、电阻串联的组合并联，其中C=0.015μH，R=100Ω，考虑电路中的寄生电感，电流仿真结果可以看到，二极管并联电容与电阻串联吸收电路可以使二极管电流波形中的振荡得到良好的改善，几乎没有尖峰脉冲。

3　场效应管采用吸收电路的仿真研究

MOS场效应管的吸收电路存在以下几种形式：开关管两端直接并联电容器，开关管两端并联串联的电容与电阻，开关管并联电阻和二极管先并联再 与电容器串联的组合。对场效应管采用三种吸收方式的电路进行仿真比较。第一种情况：并联电容，由场效应管与一个无感电容并联构成的电路图。

当系统容量增大时，电容上的充放电电流将超过电容能够承受的极限。因此，该电路只能应用于小功率场合，对抑制瞬变电压非常有效且成本较低。此外，随着功率级别的增大，这种吸收电路的电容 与母线分布电感容易形成振荡。采用跨接电容结构的电路开关管漏源两端间的电压波形。

第二种情况：电阻与电容串联，电阻与电容串联组成，跨接在场效应管管两端。当场效应管关断时，分布电感储存能量转移到吸收电容，限制了场效应管上的电压尖峰；当场效应管开通时，储存在吸收电容上的能量通过电阻放电。结构的电路场效应管漏源两端间的电压波形与漏极电流的仿真波形。可以看到，场效应管并联电容与电阻串联吸收电路可以使场效应管上的电压和电流的干扰波动明显减小。

第三种情况：电阻先并联二极管再串联电容，吸收电路由电阻与快恢复二极管并联后与电容串联组成。

与上面两种方式不同在于快恢复二极管可箝位瞬变电压，从而抑制了谐振的发生。因此，采用该电路不会引起大的振荡。下场效应管漏源两端间电压的仿真波形，场效应管的漏极电流，从仿真图可以看出场效应管漏源两端的电压波形和流过漏源的电流波形几乎没有尖峰脉冲，起到了良好的效果。

4　结束语

本文以二极管和MOS场效应管为例，研究了在并联电容、并联电容和电阻以及电阻先并联二极管再串联电容三种吸收电路对电子开关器件的影响，结论得出当二极管采用并联电容和电阻的吸收电路，流过二极管的电流尖峰明显减少。当场效应管采用开关管电阻先并联二极管再串联电容的吸收电路抑制尖峰电压脉冲和电流脉冲效果最好，为模拟电路的实际设计提供了理论依据。

［1］ 璩克旺，陶生桂，毛明平.开关电源的抗干扰技术［J］.电工技术杂志，2003，10，25-28.

［2］ 孙国印.功率模块应用中过电压的抑制［J］.电力电子技术，2002，8： 51-56.

［3］ Rahul Chokhawala， Saed Sobhni.Switching Voltage Transient Protection Schemes for Current MOSFET Modules.IEEE Transactions on Power Electronics，Vol.EMC-10， P225-231.

［4］ Yi Zhang， Seed Sobhani， Rahul Chokhawala， Snubber Consideration for MOSFET Application. IEEE Transactions on Power Electronics， Vol. Electromagn. Compat. EMC-24，P165-170.