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請教sometimes大師“電流模式控制倍流整流器ZVS PWM全橋DC-DC變換器的偏磁問題”

 

今天偶然看到sometimes大師的一片博文,http://blog.dianyuan.com/article/649,文中提到了“采用倍流整流在大電流輸出的變換器中也有應用,倍流可以減小整流二極管電壓應力,和濾波電容的紋波電流.但是可惜兩個濾波電感直流電阻的差異會導致電流不均的問題,從理論上來講,如果采用電流型控制,有帶來變壓器偏磁的危險,很多IEEE的文獻分析了這個問題,可惜并無提出良好的解決方案.”,小弟不解的是既然采用了峰值電流模式控制,那么防止變壓器磁芯飽和方面、能夠很簡單的提供逐脈沖限流控制以及保證倍流整流器副邊電感電流的平衡方面,它都有著電壓模式控制無法比擬的優點。為什么會有偏磁只說呢?

sometimes大師是否是筆誤呢?

 

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zcyzvs
LV.3
2
2012-12-21 11:50

電源網發個帖子不容易啊,還的審核半天,狂郁悶,不利于技術的即使交流啊。

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2012-12-21 16:15
@zcyzvs
電源網發個帖子不容易啊,還的審核半天,狂郁悶,不利于技術的即使交流啊。
逛久了就不會了。。。。怕那些發廣告的。。。。呵。。。
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zhc7302
LV.9
4
2012-12-21 16:29
@zcyzvs
電源網發個帖子不容易啊,還的審核半天,狂郁悶,不利于技術的即使交流啊。

新人要審核一下的,怕注冊了就上來發廣告的

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2012-12-21 16:40

不是筆誤,理論分析,你去找找IEEE的文章,有詳細的論述的.

我簡單描述一下,峰值電流控制的是初級變壓器的電流正負峰值相同.但是倍流的次級有個特殊的回路,就是有兩個電感和次級繞組構成. 也就是一個純感性器件構成的回路.那么根據基爾霍芬定理,你可以發現,次級兩個電感如果ESR不同的話,電流會不同.

這就導致變壓器次級繞組的電流,正負不相等.也就是平均電流不是零.

而由于峰值電流控制會把變壓器初級的正負電流強行糾正到相等.也就是說,初級的平均電流基本是零.

既然變壓器初級平均電流是零,次級不是零.那么這個偏差肯定是由勵磁電流來補足.

這就是偏磁...

當然以上文字描述,有點抽象,如果你熟悉變壓器工作原理的話,可能會明白,不然建議你去google上搜索文章來看.

不明白可以繼續討論.

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2012-12-21 16:41
@sometimes
不是筆誤,理論分析,你去找找IEEE的文章,有詳細的論述的.我簡單描述一下,峰值電流控制的是初級變壓器的電流正負峰值相同.但是倍流的次級有個特殊的回路,就是有兩個電感和次級繞組構成.也就是一個純感性器件構成的回路.那么根據基爾霍芬定理,你可以發現,次級兩個電感如果ESR不同的話,電流會不同.這就導致變壓器次級繞組的電流,正負不相等.也就是平均電流不是零.而由于峰值電流控制會把變壓器初級的正負電流強行糾正到相等.也就是說,初級的平均電流基本是零.既然變壓器初級平均電流是零,次級不是零.那么這個偏差肯定是由勵磁電流來補足.這就是偏磁...當然以上文字描述,有點抽象,如果你熟悉變壓器工作原理的話,可能會明白,不然建議你去google上搜索文章來看.不明白可以繼續討論.
好嚴謹的態度 喜歡討論 哈哈哈哈
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2012-12-21 17:48
@sometimes
不是筆誤,理論分析,你去找找IEEE的文章,有詳細的論述的.我簡單描述一下,峰值電流控制的是初級變壓器的電流正負峰值相同.但是倍流的次級有個特殊的回路,就是有兩個電感和次級繞組構成.也就是一個純感性器件構成的回路.那么根據基爾霍芬定理,你可以發現,次級兩個電感如果ESR不同的話,電流會不同.這就導致變壓器次級繞組的電流,正負不相等.也就是平均電流不是零.而由于峰值電流控制會把變壓器初級的正負電流強行糾正到相等.也就是說,初級的平均電流基本是零.既然變壓器初級平均電流是零,次級不是零.那么這個偏差肯定是由勵磁電流來補足.這就是偏磁...當然以上文字描述,有點抽象,如果你熟悉變壓器工作原理的話,可能會明白,不然建議你去google上搜索文章來看.不明白可以繼續討論.

這么多字的回答 好認真~~!!

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2012-12-21 18:03
@電源網-源源
[圖片]好嚴謹的態度喜歡討論哈哈哈哈
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zcyzvs
LV.3
9
2012-12-21 19:46
@sometimes
不是筆誤,理論分析,你去找找IEEE的文章,有詳細的論述的.我簡單描述一下,峰值電流控制的是初級變壓器的電流正負峰值相同.但是倍流的次級有個特殊的回路,就是有兩個電感和次級繞組構成.也就是一個純感性器件構成的回路.那么根據基爾霍芬定理,你可以發現,次級兩個電感如果ESR不同的話,電流會不同.這就導致變壓器次級繞組的電流,正負不相等.也就是平均電流不是零.而由于峰值電流控制會把變壓器初級的正負電流強行糾正到相等.也就是說,初級的平均電流基本是零.既然變壓器初級平均電流是零,次級不是零.那么這個偏差肯定是由勵磁電流來補足.這就是偏磁...當然以上文字描述,有點抽象,如果你熟悉變壓器工作原理的話,可能會明白,不然建議你去google上搜索文章來看.不明白可以繼續討論.

 感謝sometimes的回復,我有恍然大悟的感覺,感謝!

我做大功率全橋軟開關電源一直以來采用的都是峰值電流模式控制,效果很好,以前在TI的官方網站上看到了一篇論述《電流模式控制倍流整流器ZVS PWM全橋DC-DC變換器的研究》文章,文章中論述了倍流整流的種種好處,當然最誘人的好處是以下的三點:

(1). 超前臂開關管和滯后臂開關管的ZVS都利用了次級輸出濾波電感的能量來實現,因此串聯在原邊的電感值可以大大減小(甚至可以不需要串聯電感,只用變壓器的原邊漏感)。

(2). 軟開關實現時能量由副邊電感和原邊電感共同提供,因此可以在較寬的負載范圍內實現ZVS

(3). 超前臂開關管和滯后臂開關管實現軟開關ZVS的條件沒有基本型電路苛刻,并且由于副邊電感的影響,它們之間的軟開關實現條件的差異較之基本型電路大大減小。

   因為我有個100A輸出電源,低壓的,一直想玩一下倍流整流,但是一直擔心倍流整流的隱患,因為我覺得如果說倍流整流這么好,這么牛逼的解決了滯后壁的ZVS范圍,那么那些大廠的通信電源,大電流輸出的,120A,100A,80A的,我沒有發現一個是用倍流整流做的,我想肯定還是有問題存在的。

  下面附上那篇文章。

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zcyzvs
LV.3
10
2012-12-21 19:47
@zcyzvs
 感謝sometimes的回復,我有恍然大悟的感覺,感謝!我做大功率全橋軟開關電源一直以來采用的都是峰值電流模式控制,效果很好,以前在TI的官方網站上看到了一篇論述《電流模式控制倍流整流器ZVSPWM全橋DC-DC變換器的研究》文章,文章中論述了倍流整流的種種好處,當然最誘人的好處是以下的三點:(1).超前臂開關管和滯后臂開關管的ZVS都利用了次級輸出濾波電感的能量來實現,因此串聯在原邊的電感值可以大大減小(甚至可以不需要串聯電感,只用變壓器的原邊漏感)。(2).軟開關實現時能量由副邊電感和原邊電感共同提供,因此可以在較寬的負載范圍內實現ZVS。(3).超前臂開關管和滯后臂開關管實現軟開關ZVS的條件沒有基本型電路苛刻,并且由于副邊電感的影響,它們之間的軟開關實現條件的差異較之基本型電路大大減小。  因為我有個100A輸出電源,低壓的,一直想玩一下倍流整流,但是一直擔心倍流整流的隱患,因為我覺得如果說倍流整流這么好,這么牛逼的解決了滯后壁的ZVS范圍,那么那些大廠的通信電源,大電流輸出的,120A,100A,80A的,我沒有發現一個是用倍流整流做的,我想肯定還是有問題存在的。  下面附上那篇文章。
文章如下
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2012-12-24 12:24
@zcyzvs
 感謝sometimes的回復,我有恍然大悟的感覺,感謝!我做大功率全橋軟開關電源一直以來采用的都是峰值電流模式控制,效果很好,以前在TI的官方網站上看到了一篇論述《電流模式控制倍流整流器ZVSPWM全橋DC-DC變換器的研究》文章,文章中論述了倍流整流的種種好處,當然最誘人的好處是以下的三點:(1).超前臂開關管和滯后臂開關管的ZVS都利用了次級輸出濾波電感的能量來實現,因此串聯在原邊的電感值可以大大減小(甚至可以不需要串聯電感,只用變壓器的原邊漏感)。(2).軟開關實現時能量由副邊電感和原邊電感共同提供,因此可以在較寬的負載范圍內實現ZVS。(3).超前臂開關管和滯后臂開關管實現軟開關ZVS的條件沒有基本型電路苛刻,并且由于副邊電感的影響,它們之間的軟開關實現條件的差異較之基本型電路大大減小。  因為我有個100A輸出電源,低壓的,一直想玩一下倍流整流,但是一直擔心倍流整流的隱患,因為我覺得如果說倍流整流這么好,這么牛逼的解決了滯后壁的ZVS范圍,那么那些大廠的通信電源,大電流輸出的,120A,100A,80A的,我沒有發現一個是用倍流整流做的,我想肯定還是有問題存在的。  下面附上那篇文章。

倍流整流的確,在實現ZVS上面有這么一點點的優勢,而且優勢絕對沒有上面所說的那么多.

至于用不用倍流,還是技術傳承的問題,還是有廠家在大電流的產品中采用的倍流整流.

他們之所以用倍流,最關鍵的是變壓器的繞組比全波整流更簡單,作為大電流大功率的變壓器,這種更容易設計.其次,濾波電感分成兩個,容易實現扁平化設計.

當然在磁集成的應用里,倍流就是一個主流電路.


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zcyzvs
LV.3
12
2012-12-30 10:12
@sometimes
倍流整流的確,在實現ZVS上面有這么一點點的優勢,而且優勢絕對沒有上面所說的那么多.至于用不用倍流,還是技術傳承的問題,還是有廠家在大電流的產品中采用的倍流整流.他們之所以用倍流,最關鍵的是變壓器的繞組比全波整流更簡單,作為大電流大功率的變壓器,這種更容易設計.其次,濾波電感分成兩個,容易實現扁平化設計.當然在磁集成的應用里,倍流就是一個主流電路.

感謝!

   備流整流可以實現輸出二極管的自然換流,避免了反向恢復引起的電壓震蕩和劍鋒,不過為了使輸出濾波電感的電流能夠反射到變壓器的原變,原變電流在0狀態時必須快速的下降,而這只能依靠開關管的通態壓降來實現,而開關的通態壓降很小,這就要求變壓器的漏感很小,(電流要快速下降),這其實又增加了變壓器的制造工藝,因此為了解決這個問題,需要在變壓器原變串一只阻斷電容,利用電容的電壓迫使電流在0時快速下降,因此基于這個原因,那么備流整流就不能用峰值電流模式控制了,也就犧牲了峰值電流模式控制的種種巨大優勢。

       另外在備流整流電路中,滯后管的ZVS是利用輸出濾波電感在電流最小(負值)的存儲的能量在實現ZVS,輕載的時候ZVS效果好,那么負載越重,滯后管越難實現ZVS,這普通的ZVS全橋相反了,那么如果設計不合理,將會導致在重載的時候,滯后管無法ZVS,這個應該是災難性的問題吧,那么是否可以再原變也串聯一個諧振電感來克服重載滯后管無法ZVS的問題呢?(因為有阻斷電容的加入,理論上可以穿諧振電感的,電流下降的速度不受諧振電感的影響)

     所以我覺得備流整流只是浮云,真正高可靠的ZVS全橋電源應該是混合模式控制的,即輕載工作在PWM模式下,解決輕載體二極管反向恢復帶來的直通隱患,解決空載換流損耗,降低輕載的開關損耗,重載工作在移相模式。

   

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junestar520
LV.9
13
2012-12-30 10:25
@zcyzvs
感謝!  備流整流可以實現輸出二極管的自然換流,避免了反向恢復引起的電壓震蕩和劍鋒,不過為了使輸出濾波電感的電流能夠反射到變壓器的原變,原變電流在0狀態時必須快速的下降,而這只能依靠開關管的通態壓降來實現,而開關的通態壓降很小,這就要求變壓器的漏感很小,(電流要快速下降),這其實又增加了變壓器的制造工藝,因此為了解決這個問題,需要在變壓器原變串一只阻斷電容,利用電容的電壓迫使電流在0時快速下降,因此基于這個原因,那么備流整流就不能用峰值電流模式控制了,也就犧牲了峰值電流模式控制的種種巨大優勢。      另外在備流整流電路中,滯后管的ZVS是利用輸出濾波電感在電流最小(負值)的存儲的能量在實現ZVS,輕載的時候ZVS效果好,那么負載越重,滯后管越難實現ZVS,這普通的ZVS全橋相反了,那么如果設計不合理,將會導致在重載的時候,滯后管無法ZVS,這個應該是災難性的問題吧,那么是否可以再原變也串聯一個諧振電感來克服重載滯后管無法ZVS的問題呢?(因為有阻斷電容的加入,理論上可以穿諧振電感的,電流下降的速度不受諧振電感的影響)    所以我覺得備流整流只是浮云,真正高可靠的ZVS全橋電源應該是混合模式控制的,即輕載工作在PWM模式下,解決輕載體二極管反向恢復帶來的直通隱患,解決空載換流損耗,降低輕載的開關損耗,重載工作在移相模式。   
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zq841102
LV.6
14
2013-03-12 22:58
@zcyzvs
感謝!  備流整流可以實現輸出二極管的自然換流,避免了反向恢復引起的電壓震蕩和劍鋒,不過為了使輸出濾波電感的電流能夠反射到變壓器的原變,原變電流在0狀態時必須快速的下降,而這只能依靠開關管的通態壓降來實現,而開關的通態壓降很小,這就要求變壓器的漏感很小,(電流要快速下降),這其實又增加了變壓器的制造工藝,因此為了解決這個問題,需要在變壓器原變串一只阻斷電容,利用電容的電壓迫使電流在0時快速下降,因此基于這個原因,那么備流整流就不能用峰值電流模式控制了,也就犧牲了峰值電流模式控制的種種巨大優勢。      另外在備流整流電路中,滯后管的ZVS是利用輸出濾波電感在電流最小(負值)的存儲的能量在實現ZVS,輕載的時候ZVS效果好,那么負載越重,滯后管越難實現ZVS,這普通的ZVS全橋相反了,那么如果設計不合理,將會導致在重載的時候,滯后管無法ZVS,這個應該是災難性的問題吧,那么是否可以再原變也串聯一個諧振電感來克服重載滯后管無法ZVS的問題呢?(因為有阻斷電容的加入,理論上可以穿諧振電感的,電流下降的速度不受諧振電感的影響)    所以我覺得備流整流只是浮云,真正高可靠的ZVS全橋電源應該是混合模式控制的,即輕載工作在PWM模式下,解決輕載體二極管反向恢復帶來的直通隱患,解決空載換流損耗,降低輕載的開關損耗,重載工作在移相模式。   
好貼。最近也打算搞個12V100A的直流穩壓源給逆變器作為電源用。在考慮倍流整流的電路,看到大師這么分析,又有點退縮了,還是乖乖的用全波整流好了,大不了用兩路。甚至3路。
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2013-04-04 08:43
@sometimes
倍流整流的確,在實現ZVS上面有這么一點點的優勢,而且優勢絕對沒有上面所說的那么多.至于用不用倍流,還是技術傳承的問題,還是有廠家在大電流的產品中采用的倍流整流.他們之所以用倍流,最關鍵的是變壓器的繞組比全波整流更簡單,作為大電流大功率的變壓器,這種更容易設計.其次,濾波電感分成兩個,容易實現扁平化設計.當然在磁集成的應用里,倍流就是一個主流電路.
學習了,
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