吸收電路在模擬電路設計中的技術研究

吳岳芬湖南理工學院信息與通信工程學院

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吸收電路在模擬電路設計中的技術研究

吳岳芬
湖南理工學院信息與通信工程學院

針對模擬電路實際設計中，電子器件容易損壞的問題，研究了幾種不同的吸收電路，通過在器件兩端并聯電容、電阻以及二極管等措施來改善其電壓和電流尖峰脈沖，最后通過PSPICE仿真軟件驗證了理論分析的正確性。

電子器件 吸收電路 尖峰脈沖 仿真

1　引言

在模擬電子技術中，電子器件如果工作在硬開關狀態，由于電壓和電流的開通和關斷有一個過程，從而會導致下面兩個不好的結果，第一：過大的電流對開關器件造成沖擊，從而會造成電子器件的損壞；第二：電路產生尖峰電壓或建峰電流，從而會影響電路正常工作。因此在實際電路設計中，應該極力避免這種情況，比如采用一些保護措施去克服此種情況，本文以二極管和MOS場效應管為例，通過采用不同的吸收電路對抑制電子器件兩端的電壓以及流過其的電流所產生的尖峰脈沖有顯著抑制作用，論文最后最后通過PSPICE仿真軟件對理論分析分析進行了驗證論證。

2　二極管采用吸收電路的仿真研究

對于二極管的吸收電路具有兩種形式：二極管并聯電容器，二極管并聯電容與電阻串聯的組合。為了使續流環節具有良好的電磁兼容性，二極管采用快恢復二極管，以確保輸出理想的直流信號。以下對二極管采用兩種吸收方式的電路在PSPICE中進行仿真比較。第一種情況：將二極管與電容并聯，其中C=0.015μH，考慮電路中的寄生電感，得到吸收電路。從仿真結果上可以看出，二極管的電流有尖峰，吸收效果不理想。

第二種情況，將二極管與電容、電阻串聯的組合并聯，其中C=0.015μH，R=100?，考慮電路中的寄生電感，電流仿真結果可以看到，二極管并聯電容與電阻串聯吸收電路可以使二極管電流波形中的振蕩得到良好的改善，幾乎沒有尖峰脈沖。

3　場效應管采用吸收電路的仿真研究

MOS場效應管的吸收電路存在以下幾種形式：開關管兩端直接并聯電容器，開關管兩端并聯串聯的電容與電阻，開關管并聯電阻和二極管先并聯再 與電容器串聯的組合。對場效應管采用三種吸收方式的電路進行仿真比較。第一種情況：并聯電容，由場效應管與一個無感電容并聯構成的電路圖。

當系統容量增大時，電容上的充放電電流將超過電容能夠承受的極限。因此，該電路只能應用于小功率場合，對抑制瞬變電壓非常有效且成本較低。此外，隨著功率級別的增大，這種吸收電路的電容 與母線分布電感容易形成振蕩。采用跨接電容結構的電路開關管漏源兩端間的電壓波形。

第二種情況：電阻與電容串聯，電阻與電容串聯組成，跨接在場效應管管兩端。當場效應管關斷時，分布電感儲存能量轉移到吸收電容，限制了場效應管上的電壓尖峰；當場效應管開通時，儲存在吸收電容上的能量通過電阻放電。結構的電路場效應管漏源兩端間的電壓波形與漏極電流的仿真波形。可以看到，場效應管并聯電容與電阻串聯吸收電路可以使場效應管上的電壓和電流的干擾波動明顯減小。

第三種情況：電阻先并聯二極管再串聯電容，吸收電路由電阻與快恢復二極管并聯后與電容串聯組成。

與上面兩種方式不同在于快恢復二極管可箝位瞬變電壓，從而抑制了諧振的發生。因此，采用該電路不會引起大的振蕩。下場效應管漏源兩端間電壓的仿真波形，場效應管的漏極電流，從仿真圖可以看出場效應管漏源兩端的電壓波形和流過漏源的電流波形幾乎沒有尖峰脈沖，起到了良好的效果。

4　結束語

本文以二極管和MOS場效應管為例，研究了在并聯電容、并聯電容和電阻以及電阻先并聯二極管再串聯電容三種吸收電路對電子開關器件的影響，結論得出當二極管采用并聯電容和電阻的吸收電路，流過二極管的電流尖峰明顯減少。當場效應管采用開關管電阻先并聯二極管再串聯電容的吸收電路抑制尖峰電壓脈沖和電流脈沖效果最好，為模擬電路的實際設計提供了理論依據。

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