先開個頭
自己以前沒搞過反激準諧振(QR)模式,前一陣子趁有點時間自己搞了一臺,用的NCP1207,想改公司一個24V輸入轉28V1A輸出的產品試試結果畫好板了,一看NCP1207的最低輸入電壓為40V,傻眼了
算了,不改了就當自己做實驗玩吧
就改了個48輸入12V3A輸出的反激準諧振小電源,等焊好一上電,沒反應,衰啊
后來慢慢搞,終于有輸出了,發現NCP1207的3腳過流那個點很不好調,以后要記著了
最后調出來了,12V2.5A的時候效率最高,92的樣子,3A的時候效率90
自我感覺還不錯。估計還有提升的可能
后來想著怎么也做出來了,就研究下RC取值對MOS的VDS尖峰和電源整體效率的影響然后開始在網上和論壇上找些關機計算RCD中的RC計算公式,然后和實驗比對下看看是否合理!
感覺自己是太閑了
回頭把示波器波形和參數放上來,留著這里丟不了
先看最早的一張,初級RCD,R用的68K,C用的471P。D用的RS1M。D一直未作改動,下邊統一叫初級和次級。次級RC沒有加,峰峰值為196V!(次級我是在變壓器兩端加的,沒有加在整流管的兩端!)
第二張,想著把次級的加個小吸收,看看對初級的影響。初級R=68K,C=471P;次級R=22R,C=471P.峰峰值為190v
第三張,初級不動,R=68K,C=471P;把次級的C加大,次級R=22R,C=681 P,峰峰值還是為190V
第四張,接著加大次級電容,初級R=68K,C=471P;次級R=22R,C=102P.峰峰值小了2V,188V了
第五張,繼續加大次級電容,初級R=68K,C=471P,次級C=472P ,把R去掉了,峰峰值160V了。(主要是考慮R會消耗能量影響效率!)
第六張,感覺次級加大不太明顯,就加下初級吧,先把初級的C加大吧,直接吸得狠點,結果初級R=68K,C=472,次級直接RC取消了,峰峰值168V,還管點事
第七張,那把次級加個RC吸收啥效果呢,初級R=68K,C=472P;次級R=22R,C=102P;峰峰值156V,又下來點!
第八張,把次級還直接搞到472試試,初級還是R=68K,C=472P;次級C=472,R還去掉,峰峰值150V了
以上八張說明電容對MOS的峰值有影響,但也不能太大,還有一個可調的點一直沒調呢,調調那個點試試
第九張,還是初級電容從小到大,所以初級C=471P,R=68K/2;次級無,峰峰值194V,基本和68K沒啥變化
第10張 ,初級電容C=471P不變,電阻R=68K/3,次級還是沒有,峰峰值還是194V,和上邊沒啥區別啊
第十一張,接著減小初級R的值,C=471P,R=68K/4,次級無,峰峰值還是194V,無語了,難道R不管事,非也,接著往下看!
第十二張,既然這樣,我把初級的C加大呢,是不是C的容值太小,吸收的能量太小!所以直接上到472,初級C=472,R=68K/2;次級還是沒有,峰峰值154V,效果出來了
第十三張,我接著減小初級R的值,C=472P,R=68K/3;次級無,峰峰值150V,比起上邊來,下降的不明顯了。
第十四張,繼續減小R的值,C=472P,R=68K/4,次級無,峰峰值146V,確實是下降不明顯了,該考慮新方法了!
第十五張,上邊減小電阻,變化不太明顯了,那還把次級的吸收加進去呢,初級我用的C=472P,R=15K;次級C=102R=22R。峰峰值136V,不錯哦!
第十六張,我要是接著減小初級R電阻值呢,下邊出來了,C=472P,R=10K;次級C=102P,R=22R。峰峰值130V,又下去了點
第十七張,我要繼續減小初級R的值呢,C=472P,R=5.1K;次級C=102P,R=22R,峰峰值132,沒下去哦,而且效率直接掉了還幾個點,看來是不能太小哦
從上邊的實驗可以看出,RCD吸收中的RC選擇要合理,否則不是起不到應有的效果就是影響效率。后面我在補充一種計算RCD的計算方法,看看算出來的和實際用的有多殺差別!
RCD的計算方法
先上個RCD鉗位的原理圖
再上個MOS的VDS波形
下面再說幾個名詞,這幾個名詞其實大家也知道,一個是鉗位電壓,上邊用Vsn表示;一個是折射電壓,上邊用VRO表示;還有個脈動電壓,上邊用ΔV表示;MOS管的最大耐壓,上邊用BVdss表示;電源的最高輸入電壓,上邊用Vin max表示。
1.鉗位電壓Vsn是電容C兩端的電壓,與選用MOS的BVdss及最高輸入電壓以及降額系數有關,一般在最高輸入電壓Vin max下考慮0.9的降額,則有
Vsn=0.9*BVdss-Vin max(我上邊的實驗選擇的MOS為IRF640,BVdss=200V,Vin max=70V)
可以算出鉗位電壓Vsn為110V
2.然后算折射電壓VRO,根據VRO=(VOUT+VD)/(NS/NP)
式中VOUT為輸出電壓
VD為二極管管壓降
NS為次級匝數
NP為初級匝數
我的初級NP為31匝,次級NS為10匝,管壓降VD≈1V,輸出電壓VOUT=12V
算出VRO=(12+1)/(10/31)=40V
3.確定漏感量LIK,這個可以通過測試得出,我的實測了下為2.79uH;不過可以估測此漏感值,一般為初級電感量的1%-5%;
4.確定峰值電流IPK的值
輸入功率PIN=POUT/η,
式中POUT為輸出功率
η為效率
我的輸出電壓為12V,電流為3A,假設效率為80%;
代入式中得PIN=12*3/0.8=45W
算出平均電流Iin-avg=PIN/Vin min
式中Vin min為最小輸入電壓
我的最小輸入是40V,也就是1207的最低輸入電壓。
代入式得Iin-avg=45/40-1.125A
確定峰值電流IPK=2*Iin-avg/δmax
式中δmax為最大占空比
我的設的為0.5
代入式得IPK=2*1.125/0.5=4.2A
5.確定鉗位電阻R的值,根據公式R=2(Vsn-VRO)*Vsn/LIK*IPK*IPK*fs
式中fs為開關頻率
IPK*IPK為IPK的平方,俺不會寫
我的頻率fs為50Khz
代入式得R=【2*(110-40)*110】/【2.79*4.2*4.2*50k】
R=27K(注:這算錯了,下邊電容也就不對了哦,但公式是對的,我不改了就按錯的來吧,最后算出來適當調整下···)
6.確定R的功率PR=Vsn*Vsn/R
代入數值得PR=110*110/27000=0.448W可以用1W的電阻
我手頭沒有1W27k電阻所以用個30K吧
7.確定鉗位電容C的值
我們前邊一直把C的點電壓VC當成不變的處理,實際是有波動的,因為有漏感等雜散電感的影響,所有會有所波動,一般這個脈動電壓ΔV取鉗位電壓Vsn的5%-10%,我們這取10%吧,所以ΔV=11V
鉗位電容的值C=Vsn/ΔV*R*fs
帶入值得C=110/11*27k*50k=0.0074uF
這里我們選個C=0.01uF的也就是103PF的電容
回頭我把實驗結果和波形放上來!
1.初級用了1C=03 R=30K,次級R=22R,C=102,峰峰值160V
2.我把初級R又并了個30K,R=15K了,別的沒動,峰峰值150V了
我又把初級C=103改為472,R=15K,次級沒動,峰峰值又到138V了
我想看看要是不動電阻呢,按算的來,把并的那個30K去掉,C=472,次級不動,峰峰值150V
以上總結,算出來的結果還得再試驗中得到驗證,只能做個參考;所以我們應以計算為基礎,根據實驗來回調整,找到一個更適合你的值。還有吸收電阻R一定要考慮降額使用,滿足功率要求。
以上僅代表個人觀點,每個工程師要根據自己的產品做出適當的選擇。以上內容僅供參考!
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