发一个自己多年前做的RC吸收电路计算工具

Elex · 发表于 2014-11-30 23:10:16

在设计开关电源电路时，有时会被尖峰搞得焦头烂额。RC电路相对来说是最简单的消尖峰电路，但也需要找到合适的RC参数，使得R等于电路的特征阻抗。一般来说，用试错法不断调整参数，基本也能找到较为合适的RC参数，但可能相当费时费力。大约在7年前，我在调试一个推挽电路时就遇到了尖峰的困扰。好在后来在美信的网站上找到一份关于CCFL消尖峰的应用笔记
：http://www.maximintegrated.com/cn/app-notes/index.mvp/id/3835

这个应用笔记为我指明了一个方向，但其实践和计算过程还是相对比较复杂的。于是我在其理论基础上进行了改进，并用Excel做了一个计算工具，只需两次试验参数就可以找到合适的RC参数。

现在把这份资料稍微整理一下，上传与大家分享。工具下载地址：：

测试过程：
Step1：将所有缓冲电路去掉。测量记录尖峰谐振的谐振频率f0.

Step2: 在开关信号（如推挽初级或buck的开关后）上并联一个电容Cr，容量不定，功率大体积大就用大点，功率小体积小就用小点，常用nF数量级（如2200pF）。观察尖峰谐振频率变化，记录电容Cr和新的尖峰谐振频率f1。如果尖峰频率变化不明显，则可以调整并联电容Cr的大小。
Step3：将上述两步测量到的参数输入到Excel辅助计算工具中，即可得到合适的RC参数。由于C的大小是一个区间，应在这个区间内找对应规格（电容量大小规格数量有限）。C太小了会消弱消尖峰的作用，太大了作用不大但会加大R的发热量。
Step4: 按计算结果的数值将对应的RC缓冲电路接入实际电路中进行验证。

下面是一个在一个600kHz的Buck电路上使用的例子：

Buck电路原理图如下：

测得其无缓冲电路时的尖峰频率约f0 = 23.14x3 = 69.42MHz.

并联一个2200pF的电容Cr后，尖峰谐振频率下降到了f1 = 10.24 x 2 = 20.48MHz。

将f0， f1 和Cr数值输入到Excel辅助计算工具，得出R=11Ω，C可用1500pF。

将R=11Ω,C=1500pF的RC缓冲电路接入原有Buck电路的开关端，改动后电路如下：

改动后的波形：

PCBBOY1991 · 发表于 2014-11-30 23:12:32

顶楼主，实用的资料。
我做了一个推挽式的开关电源，发现家加上RC吸收电路效果好很多。

xukaiming · 发表于 2014-11-30 23:27:19

好东西！

s梦想s · 发表于 2014-11-30 23:31:08

mark，RC吸收电路

sgzzour · 发表于 2014-11-30 23:34:48

不错的资料，话说我上一次做继电器控制电磁阀，就遇到了尖峰导致单片机复位的问题，折腾了好久采用RC电路解决掉。

bmagui · 发表于 2014-11-30 23:35:43

很好的学习资料！

foxpro2005 · 发表于 2014-11-30 23:39:08

不错，很实用，比用试的方法方便多了

zqbing · 发表于 2014-11-30 23:39:48

谢谢楼主的分享，另外这个RC吸收电路是否也都可以用其他类似的电路上去呢，比如电池上电，短路瞬间，等产生的尖峰

机器人天空 · 发表于 2014-11-30 23:42:22

一直认为搞电源的都是大牛

gliet_su · 发表于 2014-12-1 00:00:19

果断收藏先

黑夜之狼 · 发表于 2014-12-1 00:06:44

不错，感谢分享

zhuixiong · 发表于 2014-12-1 00:13:11

好资料，谢谢分享。

进口小开关 · 发表于 2014-12-1 00:19:11

楼主能不能从理论上给科普下？

OOXX110 · 发表于 2014-12-1 00:23:03

这个真心不错！支持！

elecfun · 发表于 2014-12-1 01:54:13

看了楼主的图才知道RC是干嘛的了……

ab3504 · 发表于 2014-12-1 04:52:43

实用的资料。谢谢分享。

TANK99 · 发表于 2014-12-1 07:37:39

好，收藏了，RC吸收在好多场合都用到。

老谷 · 发表于 2014-12-1 07:58:40

收藏，谢谢楼主分享

远方的呼吸 · 发表于 2014-12-1 08:06:47

不错，经典原创，学习了

zhaotyue · 发表于 2014-12-1 08:09:12

谢谢，很好的经验！

farfar · 发表于 2014-12-1 08:16:19

謝謝樓主！

朝闻夕道 · 发表于 2014-12-1 08:26:52

sgzzour 发表于 2014-11-30 23:34
不错的资料，话说我上一次做继电器控制电磁阀，就遇到了尖峰导致单片机复位的问题，折腾了好久采用RC电路解 ...

愿听其详,继电器控制电磁阀如何复位呢?

tangxh · 发表于 2014-12-1 08:30:21

感谢楼主！一直很不清楚怎么计算，终于明白了！

tam2907 · 发表于 2014-12-1 08:30:21

进口小开关发表于 2014-12-1 00:19
楼主能不能从理论上给科普下？

高通旁路滤波

alan0618 · 发表于 2014-12-1 08:45:02

不错，有理论还实例，谢谢分享

huojianfei · 发表于 2014-12-1 08:50:18

RC吸收电路计算工具收藏

sgzzour · 发表于 2014-12-1 09:16:39

朝闻夕道发表于 2014-12-1 08:26
愿听其详,继电器控制电磁阀如何复位呢?

我用的是触电式继电器，电磁阀是220V的交流电磁阀，单片机是51的。单片机和继电器在同一个板子上面。当继电器闭合或者断开的时候，会产生电磁干扰，导致单片机复位。

yuxiang2 · 发表于 2014-12-1 09:29:02

不错的资料，谢谢分享

R88 · 发表于 2014-12-1 09:31:25

600KHZ用这么大的电容效率很受影响的吧。。其实这东西计算根本就不准，什么加电容使频率变为1/3什么的也不准，有时候电容加到很大了，频率还没有达到。
其实把电阻固定为20欧，一点一点加电容就可以。。都不用计算。。

swap2013 · 发表于 2014-12-1 09:35:51

留存备用

xuyuetc · 发表于 2014-12-1 09:47:15

好东西，正好用到

powerplj · 发表于 2014-12-1 09:52:14

不错不错

原文档的核心点就2条:
1. 新增电容可视为与寄生电容并联；
2. RLC串联谐振电路: 当R>=2*Sqrt(L/C)，退出谐振区

进口小开关 · 发表于 2014-12-1 09:53:06

tam2907 发表于 2014-12-1 08:30
高通旁路滤波

能不能简化出电路模型，使用微分方程或者使用从零极点的角度分析一下，谢谢。

powerplj · 发表于 2014-12-1 09:53:29

R88 发表于 2014-12-1 09:31
600KHZ用这么大的电容效率很受影响的吧。。其实这东西计算根本就不准，什么加电容使频率变为1/3什么的也不 ...

哈哈，看来是产品调试多，属于实验派的

R88 · 发表于 2014-12-1 10:03:42

powerplj 发表于 2014-12-1 09:53
哈哈，看来是产品调试多，属于实验派的

也不是，以前计算过，不准。下面是参考ridley的计算步骤：

后来也看过cmg大师的帖子http://www.elecinfo.com/bbs/14301.html，效果也不好。。

后来看TI的文档告诉了一种调试方法。还是比较简单的。。

hubinghuandi · 发表于 2014-12-1 10:27:11

收藏先，现在还用不着。

cugcui · 发表于 2014-12-1 10:37:36

收藏，谢谢分享

LiuCA · 发表于 2014-12-1 10:43:55

收藏，谢谢楼主

xhp0912 · 发表于 2014-12-1 10:54:05

很好的学习资料！

redming · 发表于 2014-12-1 11:03:50

很好 thanks

Elex · 发表于 2014-12-1 11:44:01

R88 发表于 2014-12-1 09:31
600KHZ用这么大的电容效率很受影响的吧。。其实这东西计算根本就不准，什么加电容使频率变为1/3什么的也不 ...

曾经我也是一点一点加电容去调试的，那个痛苦呀！美信应用说加电容测试下降一半的频率也是很难调的。后来弄了这个工具，加一次电容就能算好了。
如果感觉效果还不够好，可以稍微再调整测试下，起码不需要一点点试没个尽头。

pic_flash · 发表于 2014-12-1 12:11:15

谢谢资料。。以前是乱加，或者是依据数据书的范例。。

进口小开关 · 发表于 2014-12-1 13:23:14

R88 发表于 2014-12-1 10:03
也不是，以前计算过，不准。下面是参考ridley的计算步骤：

能否分享下TI的调试文档？谢谢。

xinxinyu2013 · 发表于 2014-12-1 16:25:16

提示: 作者被禁止或删除内容自动屏蔽

scadu · 发表于 2014-12-1 16:34:15

实用工具,顶.

bonn_y · 发表于 2014-12-1 16:34:59

陷波电路

Elex · 发表于 2014-12-2 00:25:57

powerplj 发表于 2014-12-1 09:52
不错不错

原文档的核心点就2条:

核心是找到寄生谐振的特征阻抗，再用等于该特征阻抗的电阻把谐振成分能量吸收掉，电容是是辅助减少电阻对其它频率成分能量的损耗。

Elex · 发表于 2014-12-2 00:28:21

R88 发表于 2014-12-1 10:03
也不是，以前计算过，不准。下面是参考ridley的计算步骤：

按照你图上的算法，对于推挽来说，V是2倍输入电压

Elex · 发表于 2014-12-2 00:35:01

zqbing 发表于 2014-11-30 23:39
谢谢楼主的分享，另外这个RC吸收电路是否也都可以用其他类似的电路上去呢，比如电池上电，短路瞬间，等产生 ...

如果真的需要的话，这个方法是可以用在数字信号的整形上去的。
RC吸收电路是治标不治本的，关键还是要电路和器件设计合理可靠才好，那就不需要什么吸收电路了。

Ray______ · 发表于 2014-12-2 00:46:04

阻容降压看似简单又不简单

oajj · 发表于 2014-12-2 01:07:30

非常不错的资料，有个问题搞不懂：
你第一副图说：测得其无缓冲电路时的尖峰频率约f0 = 23.14x3 = 69.42MHz.
周期我看你选的是43.20ns，不是只要一个正弦波的周期（示波器是是43.20/3=14.4）就可以了么？
谢谢

wujh · 发表于 2014-12-2 01:36:13

这种地方能否用Filter Wiz Lite FREE这些软件来设计呢？

朝闻夕道 · 发表于 2014-12-2 08:10:30

sgzzour 发表于 2014-12-1 09:16
我用的是触电式继电器，电磁阀是220V的交流电磁阀，单片机是51的。单片机和继电器在同一个板子上面。当继 ...

电磁阀应该是线圈产生磁力,应该是感性的吧; 这样应该要加RC灭弧的,才能消息感性材料带来的干掩;

fghfguytu · 发表于 2014-12-2 08:18:30

不错的资料，收藏了

lzqnever@126 · 发表于 2014-12-2 08:24:16

先学习再领会。

electricdream · 发表于 2014-12-2 08:32:07

顶楼主，正好被这个问题困扰着，楼主简直就是救星啊，立马开工！谢谢分享！

brmxd · 发表于 2014-12-2 08:34:21

效果真有那么好吗

king_cd_126 · 发表于 2014-12-2 09:04:12

谢谢老兄，RCD吸收确实是个头疼的问题，一不小心管子就死翘翘了。
谢谢兄台！

Elex · 发表于 2014-12-2 09:09:09

oajj 发表于 2014-12-2 01:07
非常不错的资料，有个问题搞不懂：
你第一副图说：测得其无缓冲电路时的尖峰频率约f0 = 23.14x3 = 69.42MH ...

用1个周期来测量也是可以的，我用三个周期来测是希望相对准确一些。

sgzzour · 发表于 2014-12-2 09:29:48

朝闻夕道发表于 2014-12-2 08:10
电磁阀应该是线圈产生磁力,应该是感性的吧; 这样应该要加RC灭弧的,才能消息感性材料带来的干掩; ...

是的，后来就增加了RC灭弧，才解决了问题。

lrth · 发表于 2014-12-2 09:35:08

电源设计：RC吸收电路计算工具

powerplj · 发表于 2014-12-2 10:04:49

Elex 发表于 2014-12-2 00:25
核心是找到寄生谐振的特征阻抗，再用等于该特征阻抗的电阻把谐振成分能量吸收掉，电容是是辅助减少电阻对 ...

特征阻抗不是起振的关键因素，核心是调谐因子！
“用等于该特征阻抗的电阻把谐振成分能量吸收掉”----这是不全面不深入的，因为吸收电阻R的值完全没必要等于此临时特征阻抗Zt，
背后隐藏的关键因素是：R要与最终特征阻抗Zo满足一定的关系！

串联模式谐振与并联模式谐振的Q值是不一样的，上面的方法适用于L与寄生电容的串联谐振能量占主导的情况；

嘿嘿，当你的L的绕线匝数较多或者工艺原因导致匝间电容明显大于串接寄生电容时，并联谐振能量占主导，你看你这种方法还好不好使？

在很多开关电源的调试场合，你会发现按照上面的Step to Step的选好电阻后再改变电容，效果几乎没改善，调试。

对于开关电源这个从业方向，上面的文档曾经是个很经典的步骤，必要但是不完备！

所以楼主不要认为这是普适方法，

进口小开关 · 发表于 2014-12-2 10:26:07

下面是从TI的网站找的，基本原理是差不多的。Snubber Circuit Design - Practical Tips

Snubbers are used to limit switching transients and help lower EMI.

Measure the ring frequency at the top of the MOSFET switch node (SW) turn-off waveform. Solder a good quality COG or film type capacitor from the MOSFET SW node to GND, causing the ring frequency to be half of the original value. The effective capacitance at this node is 1/3 of the external capacitor value. The stray inductance is calculated using:

where CT is the total (effective plus external) capacitance.
In order to critically damp the ringing, double the size of the external cap. Use a series R calculated from:

where d is the damping factor, set to a value of 1. CS is the calculated effective capacitance at the SW node, not the external snubber capacitance.
Install the snubber resistor in the ground side of the RC circuit. If the ringing is not critically damped, the external capacitor value is too low. However, increasing this value may not be practical. Measure the positive and negative voltage spikes across the snubber resistor, which will be highest at the maximum input voltage. The power dissipated in the resistor is calculated by:

where VP and VN represent the positive and negative voltage spikes across the snubber resistor, and FSW is the switching frequency. This could be an unacceptably high amount of power dissipation. If so, a compromise between efficiency and damping may be required.

For parallel damping, the relationship is:

Buck Converter Snubber Circuit Design Example

Measure the switching signal at the MOSFET/inductor junction. You will see a voltage spike and ringing at the top of this signal. Let's say you measure a ring period of 7 ns, which represents 143 MHz. Solder a capacitor directly across the low side FET from the switch node to ground. Let's say 330 pF causes the period to double to 14 ns.

Install RSNUB and CSNUB. Lets say at 40V input you measure Vpos = 40V and Vneg = 20V across the resistor. For 150 kHz operation:

kentxiong · 发表于 2014-12-2 10:57:33

不错的资料，收藏！

xiong57785 · 发表于 2014-12-2 11:22:54

好东西收了

Elex · 发表于 2014-12-2 23:07:21

powerplj 发表于 2014-12-2 10:04
特征阻抗不是起振的关键因素，核心是调谐因子！
“用等于该特征阻抗的电阻把谐振成分能量吸收掉”----这 ...

“用等于该特征阻抗的电阻把谐振成分能量吸收掉”是简单实例化的,比寻找"一定关系"要明确得多.还有一些更粗暴的用法如通信电缆的终端匹配电阻,网口变压器匹配电阻等.
有的电源电路可能根本不需要用R去吸收,而是直接用并联C去降低谐振振幅使得其不至于损坏器件又能兼顾效率问题.

没有一招鲜能包打天下的.对于实际电路来说确实比理论复杂的多, 不然只需科学家而不需电工了.
但有了理论指引会比试错法效率要高得多.理论可能不止一种,象你等经验丰富的高手会考虑各种最合理的可能的理论来解释现象,可以把问题局限在有限的解决方向上,不必漫无目标的调试.

study_hardware · 发表于 2014-12-2 23:36:13

我之前还纳闷开关电源输出加rc 感觉加不加在测试输出尖峰的峰峰值没有多大区别啊？明天实验下

chjf · 发表于 2014-12-3 00:55:15

支持楼主，收藏了。

撒手归路 · 发表于 2014-12-3 01:11:31

收藏，谢谢楼主

朝闻夕道 · 发表于 2014-12-3 08:15:32

进口小开关发表于 2014-12-2 10:26
下面是从TI的网站找的，基本原理是差不多的。Snubber Circuit Design - Practical TipsSnubbers are used t ...

感谢共亨知识;

tang0571 · 发表于 2014-12-3 09:27:03

感谢共亨知识;

bd7qw · 发表于 2014-12-3 09:59:54

看到这些，让我想起调试PID的痛苦来了，最后是接地了事

zpywz · 发表于 2014-12-3 15:08:48

进口小开关发表于 2014-12-2 10:26
下面是从TI的网站找的，基本原理是差不多的。Snubber Circuit Design - Practical TipsSnubbers are used t ...

好人做到底，能不能翻译一下啊，用翻译软件看很难懂。

mk_avatar · 发表于 2014-12-3 15:38:34

学习啦~~~~~~~~

zpywz · 发表于 2014-12-3 15:59:14

楼主能不能说下这个电阻的功率计算方法？
65楼，最下面有这个公式，但是没搞懂 Vpos = 40V and Vneg = 20V 这两个是什么，他们的值如何获得。

lyl3257 · 发表于 2014-12-3 16:26:30

好工具，搜藏

wkman · 发表于 2014-12-3 16:35:28

玩模电的高手啊

Ideal-007 · 发表于 2014-12-3 18:09:35

好工具，收下，谢谢

peter1402 · 发表于 2014-12-3 20:30:28

好东西，谢谢楼主！

kerry_wang · 发表于 2014-12-3 20:33:02

很好的方法，有机会验证下

wwkkww · 发表于 2014-12-3 20:36:23

这个好，过几天试试楼主的方法，看看效果怎么样

xuyingjuna · 发表于 2014-12-10 23:06:24

最近做電源一直被這個諧波困擾，看了樓主的帖子，感覺又有希望了，謝謝樓主分享

LK9286 · 发表于 2014-12-11 09:23:53

收藏了，谢谢分享

jianwang2014 · 发表于 2015-1-12 22:12:59

很好的资料，谢谢分享

AHTY · 发表于 2015-1-14 16:24:13

赶紧测试了一下，还真是，不过电阻的功率怎么确定？

AHTY · 发表于 2015-1-14 16:36:34

楼主在吗，解答一下我的疑惑吧，电阻的功率怎么确定呢？

Elex · 发表于 2015-1-14 16:42:10

功率计算见65楼的资料最后一项

AHTY · 发表于 2015-1-14 17:22:02

经过10几分钟的实验，结果出来了，大家看一下效果还不错哟！
能实验就不要MARK，这样记得牢！

AHTY · 发表于 2015-1-14 17:32:54

Elex 发表于 2015-1-14 16:42
功率计算见65楼的资料最后一项

谢谢啦，看到了，你的方法真不错。

fengyunyu · 发表于 2015-1-14 21:15:08

软硬件精通的大牛

JackFrost · 发表于 2015-1-14 22:10:10

非常有用的资料，感谢楼主的分享，等调试开关电源的时候就可以用上了，再也不用怕RC吸收网络调试起来没完没了的试验了

propor123 · 发表于 2015-1-14 23:34:49

不错，感谢分享。

end2000 · 发表于 2015-1-15 07:55:27

实用的资料。谢谢分享。

AVR-BIN · 发表于 2015-1-15 08:37:56

不错，感谢分享。

LearningASM · 发表于 2015-1-15 08:48:03

看了楼上众多大神的解析，终于明白了，这是找出原来电路的谐振频率的特性，接着“等于该特征阻抗的电阻把谐振成分能量吸收掉”

guaiguaima · 发表于 2015-1-15 09:26:07

好东西，收藏了，谢谢楼主！

AHTY · 发表于 2015-1-15 12:00:37

study_hardware 发表于 2014-12-2 23:36
我之前还纳闷开关电源输出加rc 感觉加不加在测试输出尖峰的峰峰值没有多大区别啊？明天实验下 ...

试验结果说下呗！

markdif · 发表于 2015-1-15 15:32:36

收下，谢了。。。

AHTY · 发表于 2015-1-15 19:39:23

这几天一直摸索，发现用FFT找振荡频率更方便。分享一下。
未并C的频率

并C后的频率

曾经的诸葛二蛋 · 发表于 2015-1-15 19:42:43

MARK 学习了

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