一、尖峰电压概述
尖峰电压是一种特殊的浪涌电压形式，其主要特征为持续时间极短，仅数十微秒，但电压幅值却可高达几百伏。尖峰电压通常由雷击或负载阶跃的感应耦合所引发。在实际的电力系统和电子设备运行过程中，电机、电容器以及功率转换设备（例如变速驱动器）是产生尖峰电压的关键因素。
从原理层面来讲，当系统电压出现不稳定状况，或者在突然来电的瞬间，由于电子元件中的电感、电容等储能元件的作用，会在系统中产生远高于正常工作电压，甚至达到正常电压几倍乃至十几倍的瞬间高电压。这个瞬间高电压的峰值即为尖峰电压。
二、尖峰电压产生原理
尖峰电压的产生根源在于电感续流现象。具体而言：
引发尖峰电压的电感因素 ：变压器的漏感是常见的引发因素之一。在变压器运行过程中，由于磁路的不完全耦合，原边和副边绕组之间存在漏感，当电流发生变化时，漏感上的电压降会引发尖峰电压。此外，线路分布电感以及器件等效模型中的感性成分也可能是尖峰电压的诱因。例如，在电路布线过程中，导线的电感往往容易被忽视，但在快速变化的电流环境下，这部分电感可能导致尖峰电压的产生。
引发尖峰电压的电流因素 ：拓扑电流的变化是尖峰电压产生的原因之一。例如，在开关电源的拓扑结构中，开关管的导通和关断会导致电流的突变，从而在与电感元件相互作用时产生尖峰电压。二极管反向恢复电流也是一个重要的电流因素。当二极管由导通状态转变为关断状态时，会有反向恢复电流流过，该电流在电感元件上会产生较高的电压尖峰。另外，不恰当的谐振电流也可能会引发尖峰电压，尤其是在谐振电路的设计不合理或运行异常的情况下。
三、减小尖峰电压的策略
优化电路设计，减少电感和电流因素 ：在电路设计阶段，应尽量减少可能引起尖峰电压的电感，例如降低变压器的漏感、优化布线以减小布线电感等。同时，也应采取措施减少可能引起尖峰电压的电流，如优化二极管反向恢复电流等。例如，在选择二极管时，可以根据实际电路要求，选用具有合适反向恢复时间的二极管，以降低反向恢复电流对尖峰电压的影响。
转移电感能量 ：将上述可能引发尖峰电压的电感能量转移到其他合适的路径或元件中，避免其在原电路路径上产生过高的尖峰电压。例如，可以设计能量转移电路，将电感中的能量引导到储能元件（如电容）中，实现能量的缓冲和释放。
经过上述措施优化后，若尖峰电压仍不能满足要求，那么可考虑采用吸收电路来进一步抑制尖峰电压。
四、尖峰吸收缓冲电路
缓冲电路及其作用 ：对于冲击尖峰电流而言，简单的缓冲电路可以对其进行抑制。冲击尖峰电流的成因主要包括二极管（包括体二极管）反向恢复电流以及电容的充放电电流。这些电容可能是电路分布电容、变压器绕组等效分布电容、设计不恰当的吸收电容、设计不恰当的谐振电容以及器件等效模型中的电容成分等。
缓冲方法及注意事项 ：缓冲的基本方法是在冲击电流尖峰的路径上串入某种类型的电感，这种方法常见于 BUCK 电路中。需要注意的是，由于缓冲电感的串入会显著增加吸收的工作量，因此缓冲电路一般需要与吸收电路配合使用。缓冲电路的作用是延缓导通电流冲击，从而在一定程度上实现软开通（ZIS），降低电流冲击对电路元件的影响。
五、尖峰电压吸收电路设计方案
尖峰电压吸收电路主要有以下三种设计方案：
齐纳钳位电路 ：利用齐纳二极管和超快恢复二极管（SRD）组成齐纳钳位电路。齐纳二极管具有稳压特性，当尖峰电压超过齐纳二极管的稳压值时，齐纳二极管导通，将尖峰电压钳位在设定的稳压值附近，从而保护后续电路免受过高电压的冲击。超快恢复二极管则有助于快速导通和关断，提高电路的响应速度和吸收效果。
软钳位电路 ：采用阻容元件和超快恢复二极管组成的 R、C、SRD 软钳位电路。阻容元件可以起到缓冲和能量吸收的作用，与超快恢复二极管协同工作，对尖峰电压进行抑制。这种电路结构能够在一定程度上实现对尖峰电压的软限制，降低尖峰电压的幅值和上升速率。
RC 缓冲吸收电路 ：由阻容元件构成 RC 缓冲吸收电路。阻容元件的组合可以提供一定的阻抗匹配和能量吸收功能，当尖峰电压出现时，电容元件能够吸收部分能量，电阻元件则有助于消耗能量，从而实现对尖峰电压的有效抑制。
六、开关电源电路中的应用实例
在开关电源电路中，通常会采用一些电容组合来滤除尖峰电压。例如，在经过稳压器 7805 稳压后，在大的电解电容旁边加一个小的瓷片电容。其中，大的电解电容主要用于滤除低频的纹波电压，而小的瓷片电容则能够滤除高频的尖峰电压，特别是高 dV/dt 的尖峰电压成分，从而提高输出电压的质量和稳定性，确保开关电源的可靠运行。
通过对尖峰电压的产生原理、影响因素、减小策略以及吸收电路设计方案的深入理解和合理应用，可以有效降低尖峰电压对电子设备和电力系统的危害，提高电路的可靠性和稳定性，保障设备的正常运行。
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