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与网友讨论反激式开关电源

                                        与网友讨论反激式开关电源

 

                                                网友      王佰营

网友:

王老师,您好!我是开关电源的学习者,和你一样是自学的,我看书看了蛮多,现在感觉乱乱的,整理不出一个思路来了,因为动一下这个参数,那个又动了,就像你说的一样,每个参数都有影响。然后又有很多地方想不明白的,虽然是小问题,但是积累多了就是大问题了,以后想向你多请教一下。就比如说:

反射电压:VoR NVo;

占空比: D = VoR /( Vin +VoR);

导通时间:Ton = DT

比如我现在设计的24v 5A的输出,而且我现在匝数比N3,那是不是反射电压VoR就固定了呢,如果VoR固定了,那占空比是不是也被固定了呢,但是这样不对了呀?

如果我反过来的推导上也是不合理呀。

如果这样的话,那应该有最大占空比和最小占空比了是吧?

期待王老师的回答,虽然我感觉只是小问题,O(_)O谢谢

 

王佰营:

首先,公式D = VoR /( Vin +VoR)是由磁复位的条件而推出,即开关管导通时的伏秒积与次级二极管导通时的伏秒积应相等。并且推导此公式时隐含了一个条件:T=Ton+Toff,即临界状态;

假定在最低输入电压时,开关电源处于临界状态下,用该公式计算最大占空比;反过来,你若按此最大占空比进行设计,实际设计出的电源就应在最低输入电压,最大负载时,实测的占空比接近你的计算值:Dmax;并且在整个输入电压变化范围内反射电压应接近你当初选定的:VoR

-------如果VoR固定了,那占空比是不是也被固定了呢?”,VoR确实是固定(如果Uout不变),但是,Vin不固定,所以D是变化的,不过此时不一定T=Ton+Toff;在负载不变的情况下,当输入电压增加时,D是减小的;可用示波器明显看出来;当输入电压最大并且负载最轻时,D应是最小的;同样当输入电压不变时,负载越重,D越大;这些变化都是控制电路自动调节,保持开关管导通时的伏秒积与次级二极管导通时的伏秒积应相等,即:△B=B降。

 

网友:

王老师,首先先感谢你在百忙中抽出时间来回答我的疑惑,谢谢!对于你的回答我这两天有空闲的时候一直在思考,得出了一个结论,需要你验证一下是否是正确的:

假设 输入电压DC:240~374V 输出电压DC24V 5A 现在我取 VoR=160V 那么最大占空比Dm = 0.8VoR /( Vin +VoR)=0.32 正如你上面说的,此占空比是实际设计出的电源 在最低输入电压,最大负载占空比。

而实际上我接的是220C AC,即:310V DC,那么占空比Dm = 0.8VoR /( Vin +VoR)=0.27 问题:

此时占空比是不是在最大负载的情况下,即:在调试的时候,我慢慢的加重负载,D饿就越来越大,是不是当D达到0.27的时候,说明已经达到了最大负载(满载),如果继续加重负载,则会超出电路本身所能承受的范围,使电路损坏。是这个道理吗?(问这个问题主要是现在我调试的时候,不知道什么时候是电路所能承受的最大负载,往往不小心把负载调得太小了,从而出现不良反应)

新的问题:

VoR去确定N时,对于VoR的选取,除了于开关管的耐压值有关外,还应注意哪一些地方,即:怎样确定VoR才是最合适的?

确定出来的N,有时候可以大一点,有时候小一点,那么N或大或小,它们的利于弊分别是什么呢?怎样折中选取?(也是对你所说的:匝数比一定要选择合适,以使电路达到优化,这句话的解释)

其实我觉得两个问题应该是综合起来考虑的。

当电路工作在连续模式的时候,是不是很容易使 磁芯形成 逐次积累式饱和,一旦磁芯饱和,开关管瞬间就 会损坏?如果是的话,那么连续模式就是很危险的咯。

 

还有就是,Upk---漏感所产生的电压一般怎样确定的?因为要确定开关管的耐压值。

 

最后要说的是,在你的 反激式开关电源设计的思考六-变压器设计实例 中,计算Np的时候,根据公式结果应该是2.52才对,现在你是252匝,那意思是说还乘上了 100,那么100是从哪一个参数的单位换过来的,我看了好久,不知道是哪一个参数中多100出来的?

 

期待下一次回答,O(_)O谢谢!

 

王佰营:

240VDm = 0.8VoR /( Vin +VoR)=0.32; 310V:那么占空比Dm = 0.8VoR /( Vin +VoR)=0.27;

最大负载你应知道,先不考虑0.2T的死区时间,若240VDm = VoR /( Vin +VoR)=0.4;即:240V最大负载时:应处于临界状态,且D=0.4;那么Vin>240V时,且为最大负载时,就应处于DCM状态;Vin=310V DC ,那么此时的D<160/(160+310)=0.34,因为这个公式隐含条件为T=Ton+Toff,而此时为:T=Ton+Toff+Tdead;你如果调整负载使D等于0.34Ic就可能达到你设定的限流值,强迫让开关管关断,阻止D进一步升高;若没设计开关管过流保护电路,那△B就会大于你的设计值,就会向饱和区靠近。

自己设计开关电源你一定知道:PmaxPminVinmaxVinmin;最小负载也应稳定工作,若在最小负载时,电路不稳定,就需要调节相位补偿元件,提高在最轻负载时的相位裕度;若调节相位裕度无很大改善时,就需在最小负时,就要人为并一个电阻;负载太小或开路时,可能会使开关管击穿;我设计80W输出48V电源时,判断负载开路时会自动并上一个510欧的电阻,防止Vout太高,使Vor太高,而损坏开关管;

另自激式开关电源在整个输入电压范围内均工作在临界状态,你的推断成立,只是要取掉0.8这个系数;RCC开关电源,D与负载电流,而与输入电压有关,但负载电流会改变振荡频率。

反激式开关电源:开关管导通时,充磁能;截止时,放磁能;那么就应让一半时间充,另一半时间放,以使能量不积累,磁性可复位;为了保险让放的时间长一点;因此Dmax<=0.45;而不选择0.5

N的大小会影响输入电压范围;Dmax是按输入电压最低负载最大时选的,当输入电压最大时,D不要太小,否则开关管的设计导通时间会小于开关管的反应速度,出现该关时关不断,而失控;VoR去确定N是在输入电压很高,开关管耐压有限时必须考虑的因素;当低压输入时只要在0.450.10就可以,注意开关频率,若Vinmax时,0.1T和开关管的频率参数接近时,就要大于0.1而取0.150.2等;

关于连续模式与断续模式,举个例子:有个水桶,DCM:水桶里是空的,Ton时,倒入70%的水;Toff时倒出70%的水;CCM: :水桶里有20%的水,Ton时,倒入50%的水增至70%;Toff时倒出50%的水,降至20%;如果控制得好,水一直不会溢出来,而且还有30%的余量;只是DCM时△为70%CCM时△为50%

Np=380*0.28/(42.2mm^2 *0.2 *50*10^3)

Np=380*0.28/(42.2m^2 *10^-6*0.2 *50*10^3)=252;笔误出在平方毫米与平方米单位换算时错误;应乘10的负6次方,而非10的负3次方;

 

网友:

O(_)O谢谢王老师,不过好像漏了一个问题,就是Upk---漏感所产生的电压一般怎样确定的?因为要确定开关管的耐压值。

 

王佰营:

漏感所产生的电压很难确定;

我一般这样处理:

开关管耐压 > Uinmax + 1.4 * Vor + 余量(50V150V)

其中:1.* Vor=TVS管的稳压值;用来选取TVS管;

若输入电压比较低(比如:12--48V),就不用考虑开关管的耐压值(满足该耐压的开关管很容易选择,而380V三相输入时,较低价格的合适开关管就不那么好找),直接选择合适的Dmax即可;

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评论 (15条) 发表评论

  • UV-刘 (游客) : 王工你好!非常感谢您的答复,不过我查了一些资料有的介绍说有可能是没有斜坡补偿造成的的,有斜坡补偿应该不会发生次谐波震荡,FSL136MR是0365的升级版本,但我不清楚是不是因为0365内置了斜坡补偿,而FSL136MR没有内置?这两款IC都是仙童的AC-DC从网上都能下载PDF,麻烦您有时间看一下,然后帮我再分析分析。谢谢!

    2011-08-15 12:48

  • wby
    wby : 我没有看到这两种IC的资料;根据您的现象知:在轻载时产生振荡;我分析可能是FSL136MR比0365功率大,前者会在电流小于0.5A不稳定,后者可能会在0.07A时不稳定,就看你的接的防止自激振荡的假负载电阻有多大。这些只是我的猜想。这通常也与您的稳定裕度的设计有关,稳定裕度大,发生振荡时的负载就可以更小点(负载电流更小点)。您可验证验证。

    2011-08-12 22:37

  • UV-刘 (游客) : 王工你好! 我用仙童FSL136MR做的24V/0.8A电源,负载从0.8A-0.5A的时候纹波很小(小于30mv)负载到0.5A-0.1A时输出出现1KHZ左右的纹波大约100mv左右,并且伴有变压器明显的啸叫声,我查了一下资料说可能是产生了次谐波震荡,请问你怎么看?如果是次谐波震荡怎么解决?另外我如果换上仙童0365芯片就没有这个问题了,请帮忙指教一下,谢谢!

    2011-08-11 17:16

  • cdz (游客) : 老哥是高手,学习了 谢谢

    2010-11-05 23:03

  • wby
    wby : 1、开关电源: 断续模式(DCM),在Udcmin、Dmax计算出来的初级线圈电感量Lp应该是最大值; 连续模式(CCM),在Udcmax、Dmin计算出来的初级线圈电感量Lp应该是最小值; 2、选磁芯时就是按0.5—1mm气隙时估算的,只要计算好了初级电感和初级匝数,制作变压器的单位会根据电感量调气隙的; 3、公式中的为ΔB=2000GS, Bmax = ΔB + Br ; 最近编程序很忙,其他问题随后回答。

    2010-07-31 16:57

  • wby
    wby : &quot;80W输出48V电源时,判断负载开路时会自动并上一个510欧的电阻&quot;,电路设计分两类:一类是,48V是电压取样端,这时可判断该路的电流或Ton脉冲的宽窄;第二类是,48V不是电压取样端,当该路负载开路时电压上升较大;我们就是这种情况,48V供给100KW变频器的六路驱动板;用52V稳压管和三极管组成即可。

    2010-06-23 19:20

  • kevin (游客) : 學習了

    2010-06-21 16:36

  • ling (游客) : &quot;我设计80W输出48V电源时,判断负载开路时会自动并上一个510欧的电阻.&quot;王老师请问您是如何判断负载开路的呢,并并上510欧的电阻的呢,可否看看您的这部分电路。

    2010-06-21 09:44

  • 菜鸟上路 (游客) : 顶~ 学习ing... 谢谢!

    2010-05-30 20:33

  • wby
    wby : 确实如你所说;100Hz的正弦波可用电容滤波后较平滑,那几十KHz的方波,滤得更平滑,而且电容可以较小。并且通过计算可选择适当的电容,得到你所希望的纹波值。

    2010-05-25 05:37

  • 冯靖壹 (游客) : 王老师您好:有一件事情学生百思不得其解,既然反激开关电源输出是通过脉宽调节的,为什么用示波器测试输出时一个直流电压呢最多有些纹波。为什么不是输出的一段段的脉冲波呢,难道仅仅是因为输出电容的滤波的作用?即便是连续工作方式输出也不应该这么平整的输出波形(事实是)那么这么平整的输出波形究竟是什么作用的效果?

    2010-05-24 20:34

  • 李春梅
    李春梅 : 周末快乐!

    2010-05-22 23:35

  • xiangxin
    xiangxin : 拜访博友!

    2010-05-14 19:53

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