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電源研發常見經典問題-1

發布時間:2019-10-16 15:43   類型:基礎知識   人瀏覽

問題1:我們小功率用到最多的反激電源,為什么我們常常選擇65K或者100K(這些頻率段附近)作為開關頻率?有哪些原因制約了?或者哪些情況下我們可以增大開關頻率?或者減小開關頻率?

開關電源為什么常常選擇65K或者100K左右范圍作為開關頻率,有的人會說IC廠家都是生產這樣的IC,當然這也有原因。每個電源的開關頻率會決定什么?

應該從這里去思考原因。還會有人說頻率高了EMC不好過,一般來說是這樣,但這不是必然,EMC與頻率有關系,但不是必然。想象我們的電源開關頻率 提高了,直接帶來的影響是什么?當然是MOS開關損耗增大,因為單位時間開關次數增多了。如果頻率減小了會帶來什么?開關損耗是減小了,但是我們的儲能器 件單周期提供的能量就要增多,勢必需要的變壓器磁性要更大,儲能電感要更大了。選取在65K100K左右就是一個比較合適的經驗折中,電源就是在折中合理化折中進行。

假如在特殊情形下,輸入電壓比較低,開關損耗已經很小了,不在乎這點開關損耗嗎,那我們就可以提高開關頻率,起到減小磁性器件體積的目的。

關鍵:如何選擇合適IC的開關頻率?主流IC的開關頻率為什么是大概是這么一些范圍?開關頻率和什么有關,說的是普遍情況,不是想鉆牛角尖好多IC還有什么不同的頻率。更多的想發散大家思維去注意到這些問題!

在普遍情況下:主要想提的是開關頻率和什么有關,如何去選擇合適開關頻率,為什么主流IC以及開關頻率是這么多,注意不是一定,是普遍情況,讓新手區理解一般行為,當然開關電源想怎么做都可以,要能合理使用。

1、你是如何知道一般選擇65或者100KHZ,作為開關電源的開關頻率的?(調研普遍的大廠家主流IC,這二個會比較多,當然也有一些在這附近,還有一些是可調的開關頻率)

2、又是如何在工作中發現開關電源開關頻率確實工作在65KHZ,100KHZ的。(從設計角度考量,普遍電源使用這個范圍)

3、有兩張以上的測試65KHZ100KHZ頻率的圖片說明嗎?(何止二張圖片,毫無意義)

4、你是否知道開關電源可以工作在1.5HZ(你覺得這樣談有必要,工作沒有什么不可以,純熟鉆牛角尖,做技術切記鉆牛角尖,那你能談談為什么普遍電源不工作在1.5HZ,說這個才有意義,你做出1.5HZ的電源純屬毫無意義的事情)

提醒:做技術人員切記鉆牛角尖,咱們不是校園研究派,是需要將理論與實踐現結合起來,做出來的產品才是有意義的產品!

問題2LLC中為什么我們常在二區設計開關頻率?一區和三區為什么不可以?有哪些因素制約呢?或者如果選取一區和三區作為開關頻率會有什么后果呢?

LLC的原理是利用感性負載隨開關頻率的增大而感抗增大,來進行調節輸出電壓的,也就是PFM調制。并且MOS管開通損耗ZVSZCS小,一區是 容性負載區,自然不可取。那么三區,開關頻率大于諧振頻率,這個仍是感性負載區,按道理MOS實現ZVS沒有問題,確實如此。但是我們不能忽略副邊的輸出 二極管關斷。也就是原邊MOS管關斷時,諧振電流并沒有減小到和勵磁電流相等,實現副邊整流二極管軟關斷。這也是我們通常也不選擇三區的原因。

我們不能只按前人的經驗去設計,而要知道只所以這樣設計是有其必然的道理的!


問題3:當我們反激的占空比大于50%會帶來什么?好的方面有哪些?不好的方面有哪些?

反激的占空比大于50%意味著什么,占空比影響哪些因素?

第一:占空比設計過大,首先帶來的是匝比增大,主MOS管的應力必然提高。一般反激選取600V650V以下的MOS管,成本考慮。占空比過大勢必承受不起。

第二:很重要的是很多人知道,需要斜坡補償,否則環路震蕩。不過這也是有條件的,右平面零點的產生需要工作在CCM模式下,如果設計在DCM模式 下也就不存在這一問題了。這也是小功率為什么設計在DCM模式下的其中一個原因。當然我們設計足夠好的環路補償也能克服這一問題。

當然在特殊情形下也需要將占空比設計在大于50%,單位周期內傳遞的能量增加,可以減小開關頻率,達到提升效率的目的,如果反激為了效率做高,可以考慮這一方法。

問題4:反激電源如果要做到一定的效率,需要從哪些方面著手?準諧振?同步整流?

反激的一大劣勢就是效率問題,改善效率有哪些途徑可以思考的呢?減小損耗是必然的,損耗的點有開關管,變壓器,輸出整流管,這是主要的三個部分。

開關管我們知道反激主要是PWM調制的硬開關居多,開關損耗是我們的一大難點,好在軟開關的出現看到了希望。反激無法向LLC那樣做到全諧振,那只 能朝準諧振去發展(部分時間段諧振),這樣的IC也有很多問世,我司用的較多是NCP1207,通過在MOS管關斷后,下一次開通前1腳檢測VCC電壓過零后,然后在一個設定時間后開通下一周期。

變壓器的損耗如何做到最小,完美使用的變壓器后面問題會涉及到。

同步整流一般在輸出大電流情況下,副邊整流流二極管,哪怕用肖特基損耗依然會很大,這時候采用同步整流MOS替代肖特基二極管。有些人會說這樣成本高不如用LLC,或者正激呢,當然沒有最好的,只有更合適的。


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