請教一個基本的理論問題!
下面的問題針對BUCK電路而言,其實對于所有的PWM電路也是一樣的,看起來比較簡單,但我思考了幾天也不能找到一個合適而又滿意的答案,特向各位前輩與同行請教:
1.我們知道,在輕載時占空比D較窄,而在重載時占空比會變寬.我們還可以從一些理論書籍上看到,輸出電壓就是輸入電壓與占空比D之積.那么,在輸入電壓不變的情況下,這是不是意味著輕載時的輸出電壓會低而在重載時的輸出電壓會高呢?這樣與穩壓目標不是矛盾了嗎?
2.輸出端的假負載到底是起什么作用的?從所有的理論分析過程看,輸出電壓跟這個假負載沒有關系啊,但是從一些實踐經驗看,這個假負載還非加不可,不然輸出電壓會出現瞬間高壓.能不能結合拓撲分析一下它的作用?
請教一個基本的理論問題!
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應該是理想器件與實際器件的區別
小弟就是做buck電路的,最近還設計了一個多相工作的buck芯片,效果還可以,希望能跟大家討論討論
理論書籍上占空比的描述應該是沒有錯的,因為如果考慮理想器件的話,占空比就是輸出電壓與輸入電壓的比.但是實際中電感有寄生電阻,功率管有導通電阻,如果考慮這些因素,則占空比確實與負載電流有關系.
鵝兄的說法,我覺得是誤解了斜陽的意思,他說得應該就是連續工作模式的,不連續工作模式顯然占空比與連續是不一樣,這在理論書籍里應該都會提到的.
實際中輕負載與重負載交替工作的話,對于芯片設計是比較麻煩的.重負載一般采用PWM模式會效率高一些,輕負載采用PFM或者叫做stand_by較好一些.不過這要分不同場合了,比如兄弟做的PC主板上的CPU電源,就直接采用PWM模式,雖然負載也是在輕負載和重負載之間切換,原因是PC的電源由ATX電源供給.而在筆記本電腦中,就需要PWM和PFM綜合在一起,原因當然是因為電池供電,效率是第一考慮了.
小弟就是做buck電路的,最近還設計了一個多相工作的buck芯片,效果還可以,希望能跟大家討論討論
理論書籍上占空比的描述應該是沒有錯的,因為如果考慮理想器件的話,占空比就是輸出電壓與輸入電壓的比.但是實際中電感有寄生電阻,功率管有導通電阻,如果考慮這些因素,則占空比確實與負載電流有關系.
鵝兄的說法,我覺得是誤解了斜陽的意思,他說得應該就是連續工作模式的,不連續工作模式顯然占空比與連續是不一樣,這在理論書籍里應該都會提到的.
實際中輕負載與重負載交替工作的話,對于芯片設計是比較麻煩的.重負載一般采用PWM模式會效率高一些,輕負載采用PFM或者叫做stand_by較好一些.不過這要分不同場合了,比如兄弟做的PC主板上的CPU電源,就直接采用PWM模式,雖然負載也是在輕負載和重負載之間切換,原因是PC的電源由ATX電源供給.而在筆記本電腦中,就需要PWM和PFM綜合在一起,原因當然是因為電池供電,效率是第一考慮了.
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假設這個變換器一直工作于斷續模式呢?
比如我們常做的FLY-BACK,設計成斷續模式的很多!
那么分別在輕載比如10%及重載90%兩種情形下,輸出電壓的計算公式應該就是一樣的啊!
還是不明白,請繼續指教!
不過,感覺還是閉環與開環的理論較能解釋得通這一點!
另,peter的意思我也明白,你講的是在理想情況下,所有的開關管、電感、電容都要線性化與小信號化,這樣才能利用電感伏秒平衡及電容充電平衡來推導出這些公式了!
可問題就在于,在公式的推導過程中,與負載有關的變量都約去了,那么從推出的公式看,輸出電壓就與負載無關了!
當然在推導的過程中,負載這個量是存在的,但是在這個過程中又能約掉了啊!
比如我們常做的FLY-BACK,設計成斷續模式的很多!
那么分別在輕載比如10%及重載90%兩種情形下,輸出電壓的計算公式應該就是一樣的啊!
還是不明白,請繼續指教!
不過,感覺還是閉環與開環的理論較能解釋得通這一點!
另,peter的意思我也明白,你講的是在理想情況下,所有的開關管、電感、電容都要線性化與小信號化,這樣才能利用電感伏秒平衡及電容充電平衡來推導出這些公式了!
可問題就在于,在公式的推導過程中,與負載有關的變量都約去了,那么從推出的公式看,輸出電壓就與負載無關了!
當然在推導的過程中,負載這個量是存在的,但是在這個過程中又能約掉了啊!
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@斜陽古道
假設這個變換器一直工作于斷續模式呢?比如我們常做的FLY-BACK,設計成斷續模式的很多!那么分別在輕載比如10%及重載90%兩種情形下,輸出電壓的計算公式應該就是一樣的啊!還是不明白,請繼續指教!不過,感覺還是閉環與開環的理論較能解釋得通這一點!另,peter的意思我也明白,你講的是在理想情況下,所有的開關管、電感、電容都要線性化與小信號化,這樣才能利用電感伏秒平衡及電容充電平衡來推導出這些公式了!可問題就在于,在公式的推導過程中,與負載有關的變量都約去了,那么從推出的公式看,輸出電壓就與負載無關了!當然在推導的過程中,負載這個量是存在的,但是在這個過程中又能約掉了啊!
并非如此
伏秒平衡的前提是穩態,穩態談的是直流,故不需小信號.小信號是在線性化時作的工作.我說的是:由于負載的改變,導致加在理想變壓器上的輸入電壓,加在輸出濾波電感的電壓必須要考慮線路的壓降.所以,D會改變.
伏秒平衡的前提是穩態,穩態談的是直流,故不需小信號.小信號是在線性化時作的工作.我說的是:由于負載的改變,導致加在理想變壓器上的輸入電壓,加在輸出濾波電感的電壓必須要考慮線路的壓降.所以,D會改變.
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@bullwd
并非如此伏秒平衡的前提是穩態,穩態談的是直流,故不需小信號.小信號是在線性化時作的工作.我說的是:由于負載的改變,導致加在理想變壓器上的輸入電壓,加在輸出濾波電感的電壓必須要考慮線路的壓降.所以,D會改變.
贊同你的說法!
因為在理想情況下,并沒有考慮變壓器的繞組阻抗.
實際工作中這些分布參數是存在的,故負載越大就越明顯了.
那么對輸出的假負載,各位談得還較少,我認為,在分析拓撲的時候我們都考慮了輸出負載電阻的存在,如果沒有電阻,主要是上電時電路系統可能無法正常工作,這個時候至少沒有輸出電流,好多東西無法分析了.
所以,我的看法是,這個假負載是在上電瞬間才工作的,它產生了一個輸出電流,這樣才使環路穩定.
因為在理想情況下,并沒有考慮變壓器的繞組阻抗.
實際工作中這些分布參數是存在的,故負載越大就越明顯了.
那么對輸出的假負載,各位談得還較少,我認為,在分析拓撲的時候我們都考慮了輸出負載電阻的存在,如果沒有電阻,主要是上電時電路系統可能無法正常工作,這個時候至少沒有輸出電流,好多東西無法分析了.
所以,我的看法是,這個假負載是在上電瞬間才工作的,它產生了一個輸出電流,這樣才使環路穩定.
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@allin
連續和不連續的輸出電壓和輸入電壓的關系式不一樣!你所說的是在連續的工作模式下所得到的公式!至于不連續的公式比較復雜,輸出電壓與輸入電壓的關系式與占空比,負載,電感值等有關系,改變電感或者負載都能使臨界點的改變!推薦看幾本這方面的書籍,相信會有幫助!
呵呵,盡信公式還不如不要公式!
這個問題,我認為還是Fundamental of power electronics這本書講得稍微透徹一點,電源是一個典型的閉環系統,所有的公式都只是在理想情況下的情形,隨著負載的變化,如果這時是一個開環系統的話,輸出電壓會發生跌落(主要是由于電感阻抗及其他的寄生因素),但這時系統是閉環的,所以能夠通過調節占空比使輸出電壓與參考電壓及比例關系.
至于假電阻,應該是有兩個方面的作用:形成一個閉環系統;使輸出產生一個一定大小的輸出電流.
這個問題,我認為還是Fundamental of power electronics這本書講得稍微透徹一點,電源是一個典型的閉環系統,所有的公式都只是在理想情況下的情形,隨著負載的變化,如果這時是一個開環系統的話,輸出電壓會發生跌落(主要是由于電感阻抗及其他的寄生因素),但這時系統是閉環的,所以能夠通過調節占空比使輸出電壓與參考電壓及比例關系.
至于假電阻,應該是有兩個方面的作用:形成一個閉環系統;使輸出產生一個一定大小的輸出電流.
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@斜陽古道
呵呵,盡信公式還不如不要公式!這個問題,我認為還是Fundamentalofpowerelectronics這本書講得稍微透徹一點,電源是一個典型的閉環系統,所有的公式都只是在理想情況下的情形,隨著負載的變化,如果這時是一個開環系統的話,輸出電壓會發生跌落(主要是由于電感阻抗及其他的寄生因素),但這時系統是閉環的,所以能夠通過調節占空比使輸出電壓與參考電壓及比例關系.至于假電阻,應該是有兩個方面的作用:形成一個閉環系統;使輸出產生一個一定大小的輸出電流.
第一個問題大家都討論成熟了,不免探討的太深了,其實只是線路壓降導致而已.
第二個問題死負載一般只是開機時才用,一般為了使得電路工作在CCM模式下讓環路正常工作,防止起機振蕩.
僅個人理解,如有看法請知會
第二個問題死負載一般只是開機時才用,一般為了使得電路工作在CCM模式下讓環路正常工作,防止起機振蕩.
僅個人理解,如有看法請知會
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@斜陽古道
呵呵,盡信公式還不如不要公式!這個問題,我認為還是Fundamentalofpowerelectronics這本書講得稍微透徹一點,電源是一個典型的閉環系統,所有的公式都只是在理想情況下的情形,隨著負載的變化,如果這時是一個開環系統的話,輸出電壓會發生跌落(主要是由于電感阻抗及其他的寄生因素),但這時系統是閉環的,所以能夠通過調節占空比使輸出電壓與參考電壓及比例關系.至于假電阻,應該是有兩個方面的作用:形成一個閉環系統;使輸出產生一個一定大小的輸出電流.
哈哈,你進入一個誤區了,在斷續模式下VO不等于VIN*D,能量在很短時間內就釋放完了,所以導通時間也就短了.在連續模式下V0,VIN不變的情況下,加大負載占空比只有微小的變化
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@斜陽古道
假設這個變換器一直工作于斷續模式呢?比如我們常做的FLY-BACK,設計成斷續模式的很多!那么分別在輕載比如10%及重載90%兩種情形下,輸出電壓的計算公式應該就是一樣的啊!還是不明白,請繼續指教!不過,感覺還是閉環與開環的理論較能解釋得通這一點!另,peter的意思我也明白,你講的是在理想情況下,所有的開關管、電感、電容都要線性化與小信號化,這樣才能利用電感伏秒平衡及電容充電平衡來推導出這些公式了!可問題就在于,在公式的推導過程中,與負載有關的變量都約去了,那么從推出的公式看,輸出電壓就與負載無關了!當然在推導的過程中,負載這個量是存在的,但是在這個過程中又能約掉了啊!
老大,看看你的公式,那本來就是在連續模式下伏秒值相等才推導出來的呀.認為所有開關為理想開關,則有(Vin-Vout)*Ton=Vout*Toff,將Toff用Ts-Ton代,得到的就是Vout=Vin*D.斷續模式下,上面寫的第一個等式也就是伏秒值相等才成立.請記住公式成立的條件,斷續模式下,是得不到Toff=Ts-Ton的.
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