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反激开关电源设计的几个难点(反激开关电源设计的几个实际问题)
漏极直接耦合到输 入端
分布电流从次级通过Y电容回到初级 没有Y电容时由于两个耦合电容不一样 ,共模电流会转变成差模
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谢谢!
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IC前沿消隐和关断延迟对设计的影响 (IC最小占空比)
短路电解电容 的漏极电压电 流波形。
最小占空比由 前沿消隐和关 断延迟时间组 成,如果此值太 大,将不能有 效保护MOS
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IC前沿消隐和关断延迟对设计的影响
黄色为C1电压,大约为290V,由 于初级电流很大,有更多的能量冲 入C1,D-S总电压也有可能过高
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蓝色为次级电流,此值很大 如果在整流管前面短路,不 要指望会保护你的电源
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关于变压器的几个问题
1. 窗口面积
IC前沿消隐和关断延迟对设计的影响 (关断延迟) 限流点
udt di = l LI B= N * Ae
设计的最大磁通密 度过高,在高压时 由于di很大,可能 引起启动或负载动 态时变压器饱和, 电感量越小时越严 重 前沿消隐
关断延迟
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D1用FR107时的D-S电压波形
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初级吸收电路的试验设计方法
C1的电压和D1的电流 C1的最大电压为195V
Vds和D1的电流
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只有很多路输出时才值得考虑,一般变压器设计无需考虑此项,因为开关频率高, 匝数很少,如果为了这个参数非要增加层数,会引起很大的临近效应,增加了损耗 ,窗口面积是个线性电源设计中需要考虑的因素。
2.
最优设计是磁损=铁损;初级损耗=次级损耗
影响反激变压器设计的因素很多,如管子耐压、漏感、交叉调整率。首先要满足这 些指标,损耗平衡往往是不考虑或最好考虑的因素。
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Slide# 21
差模和共模干扰的传导路径
静点 动点 静点 动点
Y电容必须跨 接在初次级的 静点
静点
动点是能看到高压开关信号的点,动点的电位在一个 开关周期内迅速改变 静点只能看到很少的开关信号,静点的电位在一个周 期内相对恒定
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Slide# 20
差模和共模干扰的传导路径
1。差模主要是个电流现象 是开关电流的快速变化 在高压电解的ESR,ESL 上形成的电压来驱动的 2。共模主要是个电压现象 是快速改变的电压通过 寄生电容产生位移电流
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控制环路中431的分析(3)
传递函数如下: 增加的零点
Iopto (1 + sR1C ) * [1 + s ( Rz + Rb)Cz ] = Vo sR1RbC * (1 + sRzCz )
增加的极点 Rb、Rz、Cz形成一个零点和一个极 点,把零点放在交越频率处可提高 45度相位,极点放在10倍交越频率 处衰减高频增益和干扰
5.
层间绝缘和真空浸漆
尽量在层间(如初级2层间加绝缘)加一层绝缘,防止高温时层间短路发生;真空 浸漆会增加层间杂散电容,使电源效率降低,待机功耗增加。
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控制环路中431的分析(1)
Iopto 1 + sRC = Vo sR1RbC
控制环路中431的分析(2)
Iopto 1 + s ( R + R1)C = Vo sR1RbC
电路有一个原点极点 和一个零点
Iopto 1 + sR1C = Vo sR1RbC
电路仍有一个原点极 点和一个零点,如果 R1>>R,零点主要有 R1C来决定,电路依 然稳定
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电路有一个原点极点 和一个零点
Iopto 1 = Vo sR1RbC
跟上面比较少了一个零点,由于 此零点频率低,通常在控制环之 内,所以至少少了45度,电路可 能不稳定,但这种用法大量使用 而不会产生稳定问题
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初级吸收电路的试验设计方法
在最大过载点测量Vds, 图中 为537.5V<575V
输出短路时直接开机,测点 Vds,图中为483V<525V
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Slide# 11
初级吸收电路的试验设计方法
在最高输入电压,最大过载点测试Vds的最大值,此值要 小于MOS的额定电压值,并保留至少50V裕量以适应器件 参数的变化 如果测试Vds的最大值远小于管子耐压,可以适当增加R1 、减小C1来提高效率 如果测试Vds的最大值接近管子耐压,由于一般设计R1C1 的时间常数远大于管子关断周期,减小R1对反压并没有实 质性的影响,换用速度慢一些的整流管效果比较好,它可 把更多的能量从嵌位电路抽走送到次级。 1N4007对反压的降低效果更明显,但如果功率>10W,不 建议用1N4007,因为反压太低会降低初次级电流的换流 速度,其本身损耗也很大,降低效率。 综合考虑,快速管是最好的选择,如FR系列 如果由于结构原因漏感很大,TVS是最后的选择
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Slide# 7
初级吸收电路的试验设计方法
在最大过载点测量Vds, 图中 为575V
输出短路时直接开机,测量 Vds,图中为525V
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初级吸收电路的试验设计方法
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共模干扰的4个传导路径
共模噪音可以简化成4个基本的流通路径
A. 初级到次级的耦合 B. 次级到初级的耦合 C. 从初级到地和从变压器到地的直接耦合 D. 从初级到交流输入端的直接耦合
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Slide# 27
共模干扰的传导路径之三 初级直接耦合
驱动电压为漏极节点
初级到磁心,磁心 到地的耦合
初级到地的 直接耦合
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Slide# 28
共模干扰的传导路径之四 初级到交流输入端的耦合
f =
1 2π LL ( C + Cc )
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次级吸收电路的试验设计方法
选择 R ≥
1 = 20Ω 2πfC
则振荡是阻尼的,此电 路中选择R=ห้องสมุดไป่ตู้3,可以 看到振荡完全消除
R的功率
PR ≥ CV 2
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Slide# 25
共模干扰的传导路径之一 初级到次级的耦合
变压器初、次级 的电容
驱动电压为漏极节点
次级与地的电容
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Slide# 26
共模干扰的传导路径之二 次级到初级的耦合
驱动电压为整流管节点
变压器初、次级 的电容 次级与地的电容
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Slide# 2
次级吸收电路的试验设计方法
等效电路
整流管不加RC,在合适 的高压下测量D两端原始 振荡频率。此设计中为 33.3MHz
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Slide# 3
次级吸收电路的试验设计方法
在整流管两端并联电容C ,适当调整C的值,直到 振荡频率为原来的一半, 如图增加电容470pF,频 率为16.7MHz,约为原来一 半。此时C=3Cc,振荡的 主体由LL Cc转到LL C
反激开关电源设计的几个实际问题
PI公司高级应用工程师 郭春明
目录
1)次级吸收电路的试验设计方法 2)初级吸收电路的试验设计方法 3)IC前沿消隐时间和关断延时对电源设计的影响 4)关于变压器的几个问题 5)控制环路中431的分析 6)差模和共模干扰的传导路径
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Slide# 5
初级吸收电路的试验设计方法 (所有测试在220V进行)
D1用UF4005时的D-S电压波形
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Slide# 6