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反激電源哪些情況下我們可以增大開關(guān)頻率?

時(shí)間:2024-07-29 14:33:21來(lái)源:21ic電子網(wǎng)

導(dǎo)語(yǔ):?為什么我們常常選擇65K或者100K(這些頻率段附近)作為開關(guān)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(guān)頻率?或者減小開關(guān)頻率?

  問(wèn)題一: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(guān)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(guān)頻率?或者減小開關(guān)頻率?

  開關(guān)電源為什么常常選擇65K或者100K左右范圍作為開關(guān)頻率,有的人會(huì)說(shuō)IC廠家都是生產(chǎn)這樣的IC,當(dāng)然這也有原因。每個(gè)電源的開關(guān)頻率會(huì)決定什么?

  應(yīng)該從這里去思考原因。還會(huì)有人說(shuō)頻率高了EMC不好過(guò),一般來(lái)說(shuō)是這樣,但這不是必然,EMC與頻率有關(guān)系,但不是必然。想象我們的電源開關(guān)頻率提高了,直接帶來(lái)的影響是什么?當(dāng)然是MOS開關(guān)損耗增大,因?yàn)閱挝粫r(shí)間開關(guān)次數(shù)增多了。

  如果頻率減小了會(huì)帶來(lái)什么?開關(guān)損耗是減小了,但是我們的儲(chǔ)能器件單周期提供的能量就要增多,勢(shì)必需要的變壓器磁性要更大,儲(chǔ)能電感要更大了。選取在65K到100K左右就是一個(gè)比較合適的經(jīng)驗(yàn)折中,電源就是在折中合理化折中進(jìn)行。

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

  如何選擇合適IC的開關(guān)頻率?主流IC的開關(guān)頻率為什么是大概是這么一些范圍?開關(guān)頻率和什么有關(guān),說(shuō)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(fā)散大家思維去注意到這些問(wèn)題!

  我這里想說(shuō)的普遍情況,主要想提的是開關(guān)頻率和什么有關(guān),如何去選擇合適開關(guān)頻率,為什么主流IC以及開關(guān)頻率是這么多,注意不是一定,是普遍情況,讓新手區(qū)理解一般行為,當(dāng)然開關(guān)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(guān)電源的開關(guān)頻率的?(調(diào)研普遍的大廠家主流IC,這二個(gè)會(huì)比較多,當(dāng)然也有一些在這附近,還有一些是可調(diào)的開關(guān)頻率)

  2、又是如何在工作中發(fā)現(xiàn)開關(guān)電源開關(guān)頻率確實(shí)工作在65KHZ,或100KHZ的。(從設(shè)計(jì)角度考量,普遍電源使用這個(gè)范圍)

  3、有兩張以上的測(cè)試65KHZ100KHZ頻率的圖片說(shuō)明嗎?(何止二張圖片,毫無(wú)意義)

  4、你是否知道開關(guān)電源可以工作在1.5HZ.(你覺(jué)得這樣談?dòng)斜匾?,工作沒(méi)有什么不可以,純熟鉆牛角尖,做技術(shù)切記鉆牛角尖,那你能談?wù)劄槭裁雌毡殡娫床还ぷ髟?.5HZ,說(shuō)這個(gè)才有意義,你做出1.5HZ的電源純屬毫無(wú)意義的事情)

  提醒:做技術(shù)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(shí)踐現(xiàn)結(jié)合起來(lái),做出來(lái)的產(chǎn)品才是有意義的產(chǎn)品!

  問(wèn)題二:LLC中為什么我們常在二區(qū)設(shè)計(jì)開關(guān)頻率?一區(qū)和三區(qū)為什么不可以?有哪些因素制約呢?或者如果選取一區(qū)和三區(qū)作為開關(guān)頻率會(huì)有什么后果呢?

  LLC的原理是利用感性負(fù)載隨開關(guān)頻率的增大而感抗增大,來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)輸出電壓的,也就是PFM調(diào)制。并且MOS管開通損耗ZVS比ZCS小,一區(qū)是容性負(fù)載區(qū),自然不可取。那么三區(qū),開關(guān)頻率大于諧振頻率,這個(gè)仍是感性負(fù)載區(qū),按道理MOS實(shí)現(xiàn)ZVS沒(méi)有問(wèn)題,確實(shí)如此。但是我們不能忽略副邊的輸出二極管關(guān)斷。也就是原邊MOS管關(guān)斷時(shí),諧振電流并沒(méi)有減小到和勵(lì)磁電流相等,實(shí)現(xiàn)副邊整流二極管軟關(guān)斷。這也是我們通常也不選擇三區(qū)的原因。

  我們不能只按前人的經(jīng)驗(yàn)去設(shè)計(jì),而要知道只所以這樣設(shè)計(jì)是有其必然的道理的!

  問(wèn)題三:當(dāng)我們反激的占空比大于50%會(huì)帶來(lái)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(shè)計(jì)過(guò)大,首先帶來(lái)的是匝比增大,主MOS管的應(yīng)力必然提高。一般反激選取600V或650V以下的MOS管,成本考慮。占空比過(guò)大勢(shì)必承受不起。

  第二點(diǎn):很重要的是很多人知道,需要斜坡補(bǔ)償,否則環(huán)路震蕩。不過(guò)這也是有條件的,右平面零點(diǎn)的產(chǎn)生需要工作在CCM模式下,如果設(shè)計(jì)在DCM模式下也就不存在這一問(wèn)題了。這也是小功率為什么設(shè)計(jì)在DCM模式下的其中一個(gè)原因。當(dāng)然我們?cè)O(shè)計(jì)足夠好的環(huán)路補(bǔ)償也能克服這一問(wèn)題。

  當(dāng)然在特殊情形下也需要將占空比設(shè)計(jì)在大于50%,單位周期內(nèi)傳遞的能量增加,可以減小開關(guān)頻率,達(dá)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(wèn)題四:反激電源如果要做到一定的效率,需要從哪些方面著手?準(zhǔn)諧振?同步整流?

  反激的一大劣勢(shì)就是效率問(wèn)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(diǎn)有開關(guān)管,變壓器,輸出整流管,這是主要的三個(gè)部分。

  開關(guān)管我們知道反激主要是PWM調(diào)制的硬開關(guān)居多,開關(guān)損耗是我們的一大難點(diǎn),好在軟開關(guān)的出現(xiàn)看到了希望。反激無(wú)法向LLC那樣做到全諧振,那只能朝準(zhǔn)諧振去發(fā)展(部分時(shí)間段諧振),這樣的IC也有很多問(wèn)世,我司用的較多是NCP1207,通過(guò)在MOS管關(guān)斷后,下一次開通前1腳檢測(cè)VCC電壓過(guò)零后,然后在一個(gè)設(shè)定時(shí)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(wèn)題會(huì)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(huì)很大,這時(shí)候采用同步整流MOS替代肖特基二極管。有些人會(huì)說(shuō)這樣成本高不如用LLC,或者正激呢,當(dāng)然沒(méi)有最好的,只有更合適的。

  問(wèn)題五:電源的傳導(dǎo)是怎么形成的?傳導(dǎo)的途徑有哪些?常用的手段?電源的輻射受哪些東西影響?怎么做大功率的EMC。

  電源傳導(dǎo)測(cè)量方式是通過(guò)接收輸入端口L,N,PE來(lái)自電源內(nèi)部的高頻干擾(一般150K到30M)。

  解決傳導(dǎo)必須弄清楚通過(guò)哪些途徑減弱端口接收到的干擾。

  如圖:一般有二種模式:L,N差模成分,以及通過(guò)PE地回路的共模成分。有些頻率是差共模均有。

  通過(guò)濾波的方式:一般采用二級(jí)共模搭配Y電容來(lái)濾去,選擇的方式技巧也很重要,布板影響也很大。一般靠近端口放置低U電感,最好是鎳鋅材質(zhì),專門針對(duì)高頻,繞線方式采用雙線并繞,減少差模成分。后級(jí)一般放置感量較大,在4MH到10MH附近,只是經(jīng)驗(yàn)值,具體需要與Y電容搭配。X電容濾差模也需要靠近端口,一般放在二級(jí)共模中間。放置Y電容,電容布板時(shí)走線需要加粗,不可外掛,否則效果很差。(這些只是輸入濾波網(wǎng)絡(luò)上做文章)

  當(dāng)然也可以從源頭上下手,傳導(dǎo)是輻射耦合到線路中的結(jié)果,減弱了開關(guān)輻射也能對(duì)傳導(dǎo)帶來(lái)好處。影響輻射的幾處一般有MOS管開通速度,整流管導(dǎo)通關(guān)斷,變壓器,以及PFC電感等等。這些電路上的設(shè)計(jì)需要與其他方面折中不做詳述。

  一些經(jīng)驗(yàn)技巧:針對(duì)大功率的EMC一般需要增加屏蔽,立竿見(jiàn)影,屏蔽的部位一般有幾處選擇:

  第一:輸入EMI電路與開關(guān)管間屏蔽,這對(duì)EMC有很大的作用,很多靠濾波器無(wú)效的采用該方法一般很有效果。

  第二:變壓器初次級(jí)屏蔽,一般設(shè)計(jì)變壓器若有空間最好加上屏蔽。

  第三:散熱器的位置能很好充當(dāng)屏蔽,合理布板利用,散熱器接地選擇也很重要。

  第四:判斷輻射源頭位置,一般有幾個(gè)簡(jiǎn)單的方法,不一定完全準(zhǔn)確,可以參考,輸入線套磁環(huán)若對(duì)EMC有好處,一般是原邊MOS管,輸出線套磁環(huán)若對(duì)EMC有效果,一般是副邊輸出整流管,尤其是大于100M的高頻??梢钥紤]在輸出加電容或者共模電感。

  當(dāng)然還有很多其他的細(xì)節(jié)技巧,尤其是布板環(huán)路方面的,后面對(duì)LAYOUT會(huì)單獨(dú)講解。


標(biāo)簽: 電源

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