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初試張工“準諧振”技術

一年前看到j版發的那幾個張工的“準諧振”技術樣機,被深深震撼了!

ZCS+ZVS,確實能實現MOS損耗最小化和最大限度提升工作頻率。

由于自己正準備開發LLC架構型的充電器,所以在開發中就把能實現ZCS作為兼顧的目標之一。

在初步整定LLC項目以后,按奈不住折騰開了張工的“準諧振”

圖一為折騰的母板,也是華匯金澤電子即將量產的LLC充電器

LLC_800W

 

空載波形(黃、紫為柵極波形,藍為電容端波形,綠為變壓器初級電流波形,下同)

ZLLC_1

中載波形

ZLLC_2

重載波形

ZLLC-3

實驗結果,MOS由于處在ZCS狀態,損耗確實比較小,帶來的一個好處是方便把工作頻率做高,用較小的變壓器做出比LLC更大的功率。

但在實驗中感覺“準諧振”技術相比LLC也不是沒有缺點,個人感覺電壓利用率比LLC要低,更適合多個并聯使用

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2017-02-13 13:26
哎呀, 是哪里搞來的產品的這個準諧振技術的產品的呀,與我說的一模一樣的呀,看來,不是只有我做了,人家也做了,完全一樣,就是,就是這種技術的波形,這一下千真萬確的了,太有意思了,我所有高談闊論的就是這么一個技術了,即四代技術,一個帖子的緊跟張工的四代技術 ,我的新一代軟性開關電源變換技術就是這個的呀,這個就是我說的近0流開通與關斷,一點點勵磁電流即低下一條線是為了創造開關管的0電壓開通的條件,就是這么一回事了。
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2017-02-13 13:30
@zhangyiping
哎呀,是哪里搞來的產品的這個準諧振技術的產品的呀,與我說的一模一樣的呀,看來,不是只有我做了,人家也做了,完全一樣,就是,就是這種技術的波形,這一下千真萬確的了,太有意思了,我所有高談闊論的就是這么一個技術了,即四代技術,一個帖子的緊跟張工的四代技術,我的新一代軟性開關電源變換技術就是這個的呀,這個就是我說的近0流開通與關斷,一點點勵磁電流即低下一條線是為了創造開關管的0電壓開通的條件,就是這么一回事了。
你說的電壓利用率比較低是什么意思,解釋一下。
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gaohq
LV.8
4
2017-02-13 13:53

你這個多大功率? 效率多少?

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2017-02-13 14:21
能堅持這么久也算不錯了。
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hmy123456
LV.6
6
2017-02-13 19:04
@心如刀割
能堅持這么久也算不錯了。[圖片]
張工的技術應該有不少人在鉆研了
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2017-02-14 09:20

很不錯的波形。

張工的電路是性價比最高的,實現ZCS+ZVS的電路。(性價比最高,有利于大范圍推廣)

當然4個MOS管以上的或三電平之類的電路。也可以實現ZCS+ZVS。但成本就上去了。。




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2017-02-14 10:55
已經被添加到社區經典圖庫嘍
http://www.daogou-taobao.cn/bbs/classic/
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2017-02-14 11:43
@電源網-fqd
已經被添加到社區經典圖庫嘍http://www.daogou-taobao.cn/bbs/classic/
這個波形還不是最理想的,滿載,零尖峰,無毛刺,雜波
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binglian66
LV.5
10
2017-02-14 13:55
@zhangyiping
你說的電壓利用率比較低是什么意思,解釋一下。
好久沒看到張工發新帖子了,張工什么時候講講你的五代心得。

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abo1900
LV.2
11
2017-02-14 14:51
求原理圖
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2017-02-14 16:36

贊一個,圍觀。

看來是要把PQ2020搞到1000W的節奏啊

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gaohq
LV.8
13
2017-02-14 16:59

多大負載時電流達到完全正弦 ? 這用的是IGBT吧?

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szw2014
LV.3
14
2017-02-14 18:07
@gaohq
多大負載時電流達到完全正弦?這用的是IGBT吧?
頂!希望這是純技術性討論!
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2017-02-14 18:36
@zhangyiping
哎呀,是哪里搞來的產品的這個準諧振技術的產品的呀,與我說的一模一樣的呀,看來,不是只有我做了,人家也做了,完全一樣,就是,就是這種技術的波形,這一下千真萬確的了,太有意思了,我所有高談闊論的就是這么一個技術了,即四代技術,一個帖子的緊跟張工的四代技術,我的新一代軟性開關電源變換技術就是這個的呀,這個就是我說的近0流開通與關斷,一點點勵磁電流即低下一條線是為了創造開關管的0電壓開通的條件,就是這么一回事了。
坐等師傅們講課。
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2017-02-14 20:08
@szw2014
頂!希望這是純技術性討論!
學習啦
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zhangyiping
LV.9
17
2017-02-14 20:26
@szw2014
頂!希望這是純技術性討論!

我遲來了一步,不那么高調了,針對提到的存在一點波形尖峰問題,怎么產生的呢,估計使用普通的結電容比較大的管子【器件比較便宜】,好好對一下,是不是電流到近0狀態出現,說明接近0電壓導通,不是完全0電壓導通,低下空區與正弦波電流峰值的比值非常大,看樣子是勵磁能量略為不夠,存在一點點的容性開通現象,就產生諧波了,如果勵磁電流增大一點就可以比較徹底的實現0電壓開通了。我之前提到的變壓器初級電感與諧振電感的 比值大概,具體情況具體看待,調整一下實現0電壓開通,那么,這個尖峰毛刺諧波估計幾乎將沒有了。

    任何情況下,開關管參數有快速慢速一些的,即結電容存在大小關系,總之,結電容小的總是損耗小一些,比較貴,結電容大的損耗大一些,便宜,當然,結電容大速度慢的使用的頻率比較低,結電容小的速度快使用頻率比較高,如果美國的使用非常高甚至達到1兆,開關管一定非常特殊,高頻器件貴,那位黃先生提到磁芯2020的挑戰1000瓦,磁芯與開關管要求非常嚴格,普通器件根本不可能,還有,控制用什么芯片,UC3825比3525使用頻率高多了,但300千赫以上也不行了,目前,使用頻率非常高的芯片我真的不知道是什么,老美就有這個功夫與技術,好幾百瓦像火柴盒那么大,頻率達到1兆了,所以就變壓器非常小,開關管高頻器件損耗小,兩者還有技術都必須具備,這個材料比較貴,我根本就不知道高頻磁芯與器件在哪里,故不能使用太高的頻率。

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zhangyiping
LV.9
18
2017-02-14 20:40
好像這里的設計頻彔比較高,那么,結電容能量=CVVF的因為 F高需要比較大,【0電壓導通的條件是勵磁電流能量LII>CUU的一點點,滿足就可以了,勵磁電流更大實現0電壓開通條件更加充分,但損耗也增大一些,剛剛好最佳了,實際差不多就可以了】,就必須更大的勵磁電流了,如果頻彔低一些的的勵磁電流就相應可以小一些,與這個公式的頻率有一些關系。除非使用比較昂貴的高頻開關管器件的頻率就可以提高不少了。
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gaohq
LV.8
19
2017-02-14 23:15
@zhangyiping
哎呀,是哪里搞來的產品的這個準諧振技術的產品的呀,與我說的一模一樣的呀,看來,不是只有我做了,人家也做了,完全一樣,就是,就是這種技術的波形,這一下千真萬確的了,太有意思了,我所有高談闊論的就是這么一個技術了,即四代技術,一個帖子的緊跟張工的四代技術,我的新一代軟性開關電源變換技術就是這個的呀,這個就是我說的近0流開通與關斷,一點點勵磁電流即低下一條線是為了創造開關管的0電壓開通的條件,就是這么一回事了。
開關頻率一定,負載越重諧振頻率越低,諧振頻率是由Lr 和Cr 決定的,Lr 和 Cr是固定的,這個諧振頻率是怎么變的呢? 張工可否解釋下?
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2017-02-14 23:42
@zhangyiping
我遲來了一步,不那么高調了,針對提到的存在一點波形尖峰問題,怎么產生的呢,估計使用普通的結電容比較大的管子【器件比較便宜】,好好對一下,是不是電流到近0狀態出現,說明接近0電壓導通,不是完全0電壓導通,低下空區與正弦波電流峰值的比值非常大,看樣子是勵磁能量略為不夠,存在一點點的容性開通現象,就產生諧波了,如果勵磁電流增大一點就可以比較徹底的實現0電壓開通了。我之前提到的變壓器初級電感與諧振電感的比值大概,具體情況具體看待,調整一下實現0電壓開通,那么,這個尖峰毛刺諧波估計幾乎將沒有了。  任何情況下,開關管參數有快速慢速一些的,即結電容存在大小關系,總之,結電容小的總是損耗小一些,比較貴,結電容大的損耗大一些,便宜,當然,結電容大速度慢的使用的頻率比較低,結電容小的速度快使用頻率比較高,如果美國的使用非常高甚至達到1兆,開關管一定非常特殊,高頻器件貴,那位黃先生提到磁芯2020的挑戰1000瓦,磁芯與開關管要求非常嚴格,普通器件根本不可能,還有,控制用什么芯片,UC3825比3525使用頻率高多了,但300千赫以上也不行了,目前,使用頻率非常高的芯片我真的不知道是什么,老美就有這個功夫與技術,好幾百瓦像火柴盒那么大,頻率達到1兆了,所以就變壓器非常小,開關管高頻器件損耗小,兩者還有技術都必須具備,這個材料比較貴,我根本就不知道高頻磁芯與器件在哪里,故不能使用太高的頻率。
頻率1~2M的芯片還是不少的,另外,可以用MCU、DSP啊,這些都不是問題,另外現在碳化硅跑幾百K還是沒問題的,西門子也推出了工作頻率能到3M的磁芯,當然,現在屬于TDK了。
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2017-02-15 13:28
MOS管損耗小,并不代表整機的損耗比較小吧?從變壓器電流波形看,有很大的一部分時間里,并沒有能量傳輸過程(即能量并沒有從原邊傳到副邊),個人感覺整機的效率未必有LLC高;
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281946
LV.2
22
2017-02-15 14:43
@dxsmail
很不錯的波形。張工的電路是性價比最高的,實現ZCS+ZVS的電路。(性價比最高,有利于大范圍推廣)當然4個MOS管以上的或三電平之類的電路。也可以實現ZCS+ZVS。但成本就上去了。。

有原理圖是嗎?采用什么拓撲結構呀

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gaohq
LV.8
23
2017-02-15 15:21
@andy.zhou.nuaa
MOS管損耗小,并不代表整機的損耗比較小吧?從變壓器電流波形看,有很大的一部分時間里,并沒有能量傳輸過程(即能量并沒有從原邊傳到副邊),個人感覺整機的效率未必有LLC高;

MOSFET的損耗主要發生在開和關時刻,導通后由于其Rds很小其損耗甚微。

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2017-02-15 16:16
@gaohq
MOSFET的損耗主要發生在開和關時刻,導通后由于其Rds很小其損耗甚微。
大哥,MOSFET的損耗比LLC的MOSFET損耗低,并不代表整個電路的損耗就比LLC的低;我關注的重點是整個電路的損耗,并不是MOSFET的損耗。
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zhangyiping
LV.9
25
2017-02-15 16:27
看來,盡管我以前談論了那么多技術內容 ,明白的一說,就是開關電源是無線電技術非常高深難懂的,沒有相當基礎與多年實踐經驗的人,也許基本上理解技術非常困難,許多人不知道水太深了,那么,以上認識與了解,還都是一知半解多多了,不得不我還繼續解釋與說明一下一些原理,增強理解力了。下面,我繼續談論一些,下一帖。這里新手沒有多少實踐經驗的人不少,真正搞懂甚至是非常困難的。
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zhangyiping
LV.9
26
2017-02-15 16:33
@zhangyiping
看來,盡管我以前談論了那么多技術內容,明白的一說,就是開關電源是無線電技術非常高深難懂的,沒有相當基礎與多年實踐經驗的人,也許基本上理解技術非常困難,許多人不知道水太深了,那么,以上認識與了解,還都是一知半解多多了,不得不我還繼續解釋與說明一下一些原理,增強理解力了。下面,我繼續談論一些,下一帖。這里新手沒有多少實踐經驗的人不少,真正搞懂甚至是非常困難的。
大家以為LLC的全部電流波形就效率高了,其實不高,為什么,即環流也叫做勵磁電流大,大電流關斷,相當一部分,就比如40瓦日光燈電感鎮流器,0,4安,按照40/220=0,18安,那么,超過一半多電流沒有做功了,電流的平方*電阻就是功率,按照0,4/0,18的平方是五倍了吧,如果沒有這個環流,那么,損耗就減小了五倍即五分之一了吧,LLC的就是環流無用功了,而且大電流關斷存在關斷損耗了,就是說LLC的效率其實做不高的 ,為什么,就是這個原因了。繼續
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zhangyiping
LV.9
27
2017-02-15 16:38
@zhangyiping
大家以為LLC的全部電流波形就效率高了,其實不高,為什么,即環流也叫做勵磁電流大,大電流關斷,相當一部分,就比如40瓦日光燈電感鎮流器,0,4安,按照40/220=0,18安,那么,超過一半多電流沒有做功了,電流的平方*電阻就是功率,按照0,4/0,18的平方是五倍了吧,如果沒有這個環流,那么,損耗就減小了五倍即五分之一了吧,LLC的就是環流無用功了,而且大電流關斷存在關斷損耗了,就是說LLC的效率其實做不高的,為什么,就是這個原因了。繼續
我們仔細研究研究LLC的勵磁電流是三角波,疊加正弦波電流,關斷大電流是顯而易見的,這里關斷電流非常小,勵磁電流非常小,一樣大,滿足開關管結電容能量的勵磁電感能量大一點點就創造了開關管的0電壓開通了。由于有事情,我出去了,晚上再談,等待。
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2017-02-15 16:43
@zhangyiping
我們仔細研究研究LLC的勵磁電流是三角波,疊加正弦波電流,關斷大電流是顯而易見的,這里關斷電流非常小,勵磁電流非常小,一樣大,滿足開關管結電容能量的勵磁電感能量大一點點就創造了開關管的0電壓開通了。由于有事情,我出去了,晚上再談,等待。
大師可否教下我你的四代技術
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zhangyiping
LV.9
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2017-02-15 19:23
繼續談,也許看到電流占空比問題,感覺電流應力比較大,LLC的一概電流占空比一直就是高,我上面說了就不再重復了,要知道這個一概與硬開關的移相的都是電流占空比調節的,不同是電流方波存在高電壓大電流的開通與關斷,損耗不久比較大,而且,輸出串聯電感器是恒流源,電流一直不間斷,那么,換向是輸出二極管大電流高電壓硬轉換的損耗比較大,如果LLC的是0流轉換的損耗就比較小了。LLC多諧振其實真正半硬半軟開關,之前無論移相電路其實都還是硬開關的方式,是完全硬開關的改進型,這里看看電流幾乎是0電流導通與關斷的,才是真正的軟開關,就是所說的四代技術了,還有更加先進的就是五代技術,也是占空比始終高,一種更加先進的方式實現的,就是全諧振技術了,這里是準諧振技術,比多諧振技術強,過去沒有,移相技術一度稱之為軟開關,其實,屬于硬開關機二代技術。
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zhangyiping
LV.9
30
2017-02-15 20:10
@zhangyiping
繼續談,也許看到電流占空比問題,感覺電流應力比較大,LLC的一概電流占空比一直就是高,我上面說了就不再重復了,要知道這個一概與硬開關的移相的都是電流占空比調節的,不同是電流方波存在高電壓大電流的開通與關斷,損耗不久比較大,而且,輸出串聯電感器是恒流源,電流一直不間斷,那么,換向是輸出二極管大電流高電壓硬轉換的損耗比較大,如果LLC的是0流轉換的損耗就比較小了。LLC多諧振其實真正半硬半軟開關,之前無論移相電路其實都還是硬開關的方式,是完全硬開關的改進型,這里看看電流幾乎是0電流導通與關斷的,才是真正的軟開關,就是所說的四代技術了,還有更加先進的就是五代技術,也是占空比始終高,一種更加先進的方式實現的,就是全諧振技術了,這里是準諧振技術,比多諧振技術強,過去沒有,移相技術一度稱之為軟開關,其實,屬于硬開關機二代技術。

有關效率問題,我們知道硬開關的移相電路的電流方波占空比關系,占空比大的效率高,占空比小的效率低,是一條斜三角上升關系,就是以最大功率輸出滿占空比為衡量確定變壓器與散熱器尺寸,如果是LLC的不一樣,就是諧振點上效率最高但還不是損耗就非常小,因為存在環流與勵磁電流,即不僅大的電流關斷,滿載尤其升壓狀態就變成大電流關斷,【因為頻率低了勵磁電流明顯增大,這個屬于反激能量占了相當大的一部分】,是正弦波電流與反激電源疊加構成的,即可以升壓的原因,但效率明顯降低了,因為反激電源的效率比較低了。

    那么,效率不是三角上升曲線,而是山峰型,也是八字型,即八卦了,自相矛盾就是說大載,滿載,LLC多諧振的頻率變低了,我們知道上面也提到了頻率低可以更小的勵磁能量就可以了,頻率高需要的能量更大,即0電壓導通的條件,輕載頻率高了,導通時間短了,勵磁電流同樣減小了,那么,造成的即頻率低時【公式X=2*3,14*FL],與頻率關系太大了,當不需要時,多給多余了,需要時卻沒有了,頻率高需要更大能量這時更小了,按照兩倍頻率開始變成變頻變占空比到三倍為0 ,0是無窮,間歇振蕩了,但導通時間非常短的產生的勵磁電流非常小,變成開關管高電壓導通又由于頻率高,損耗就大了,如果只有調頻,間歇振蕩的紋波大,不連續,通常采用3525控制方便就是調頻與調占空比同時進行,這個往往為什么輕載反而開關管發熱比較厲害,完全空載不會,因為,間歇振蕩平均頻率低,大部分時間不工作,倒是輕載產生比較嚴重,其實,做過LLC的大家都有發現這個問題,當時我老早發現卻無能為力,后來才采用了準諧振的模式了,就是這么一個原因一個道理了。

    要知道我國01年就做成了LLC的方式,現在步入了2017年,超過15年了,技術在發展,認識在深入,科技在進步,不可能停滯不前的,我國落后西方,老美總是20年以上,如準諧振技術那個發明專利1995,09,05是不是20年以上了,我也看過美國的一款電源,就不是LLC多諧振的,變壓器初級電感非常大,電流正弦波,啟發來自這里,就是這么回事。人家有防火墻的,搞不懂就沒有了,這個抄襲模仿不了就沒有了,也不是那么容易的事情,不斷深入的過程了。

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zhangyiping
LV.9
31
2017-02-16 13:31
@javike
頻率1~2M的芯片還是不少的,另外,可以用MCU、DSP啊,這些都不是問題,另外現在碳化硅跑幾百K還是沒問題的,西門子也推出了工作頻率能到3M的磁芯,當然,現在屬于TDK了。

不知道黃工說的1-2兆的芯片的型號是什么,介紹一下,還有,就是有控制芯片,那么,,高頻磁芯材料與開關管結電容非常小的又在哪里,我一無所知,高頻磁芯一概可以形成高科技的材料即高科技產品一概不能出口中國,即遏制中國,低端產品又大量進口中國制造,導致美國貿易逆差中國順差非常大。

    我看相當東西不好買,中國國情好像必須低端就是老生常談的物美價廉,一概惡性競爭拼價格,粗制濫造多,好技術人家非常封鎖遏制,中國人一旦做出來老美的市場就沒有了,所以,千方百計,防火墻必然的,冤家死對頭的,稱之頭號競爭對手的呀。

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