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【討論】關(guān)于開關(guān)電源中開關(guān)頻率與變壓器和MOS的選取

今天在跟公司的工程師探討中說道這個話題,就是在電源越來越小的情況下,就要求變壓器的體積越來越小,變壓器體積小,就要求開關(guān)頻率很高,但是開關(guān)頻率高啦,MOS管的損耗又會上來,大家覺得是這樣的嗎?
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zq2007
LV.11
2
2011-11-30 14:25
如果大家也有這樣的困惑,不妨發(fā)帖上來大家一起探討。
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2011-11-30 14:30
討論嘍討論嘍~~~zq2007版主,先拋個磚~~~
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zq2007
LV.11
4
2011-11-30 15:45
@電源網(wǎng)-源源
討論嘍討論嘍~~~zq2007版主,先拋個磚~~~[圖片]
請大家看如下的磁芯參數(shù)表, 
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zq2007
LV.11
5
2011-11-30 15:47
@zq2007
請大家看如下的磁芯參數(shù)表,[圖片] 
上圖中列出的都是頻率為100K時可以達(dá)到的功率,但是我們實(shí)際使用時由于頻率一般在65K左右,所以功率達(dá)不到表中所列出的功率,是否可以證明開關(guān)電源頻率越高,變壓器的體積就可以越小呢?
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zq2007
LV.11
6
2011-11-30 15:48
@zq2007
上圖中列出的都是頻率為100K時可以達(dá)到的功率,但是我們實(shí)際使用時由于頻率一般在65K左右,所以功率達(dá)不到表中所列出的功率,是否可以證明開關(guān)電源頻率越高,變壓器的體積就可以越小呢?
請做模塊電源的朋友出來說一下你們的見解。
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2011-11-30 16:19
頂起!來學(xué)習(xí)哈!
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ncy231
LV.7
8
2011-11-30 18:31
@zq2007
請做模塊電源的朋友出來說一下你們的見解。[圖片]
學(xué)習(xí)來了,樓主先講講
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zq2007
LV.11
9
2011-11-30 18:39
@星夜星辰
頂起!來學(xué)習(xí)哈!

這個話題不夠猛,參與的人氣不高啊。


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2011-11-30 19:54
@zq2007
這個話題不夠猛,參與的人氣不高啊。
很多專家還沒來,再等等.頂...
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jiliyate
LV.1
11
2011-11-30 20:28

等高手來講解

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zjqjl
LV.6
12
2011-11-30 20:31
@zq2007
上圖中列出的都是頻率為100K時可以達(dá)到的功率,但是我們實(shí)際使用時由于頻率一般在65K左右,所以功率達(dá)不到表中所列出的功率,是否可以證明開關(guān)電源頻率越高,變壓器的體積就可以越小呢?
實(shí)際上就是這樣的,但隨之而來的功耗增加,對開關(guān)管、磁芯材質(zhì)、線包、控制電路等的要求也提高,軟開關(guān)就是為克服這些而產(chǎn)生的
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2011-11-30 20:34

現(xiàn)在電源趨于小型化,集成化,數(shù)字化等各方面發(fā)展。

1樓說的這方面基本是那么回事呢。但是使用場合、條件不一樣,需求也不一樣啊。

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zq2007
LV.11
14
2011-11-30 20:50
@星夜星辰
現(xiàn)在電源趨于小型化,集成化,數(shù)字化等各方面發(fā)展。1樓說的這方面基本是那么回事呢。但是使用場合、條件不一樣,需求也不一樣啊。
主要是想和大家探討反激以及QR開關(guān)電源的頻率最高可以做到多高,頻率做高后對其他的元器件有些什么更高的要求。
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zq2007
LV.11
15
2011-11-30 21:55
@zq2007
主要是想和大家探討反激以及QR開關(guān)電源的頻率最高可以做到多高,頻率做高后對其他的元器件有些什么更高的要求。
 
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zq2007
LV.11
16
2011-11-30 21:57
@zq2007
[圖片] 

頻率與MOS損耗的關(guān)系:

 

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ctx1211
LV.7
17
2011-11-30 22:44
@zq2007
[圖片] 

既要體積小必然要求頻率高,不然就要開發(fā)新的磁芯材料

你頻率高了必然導(dǎo)致?lián)p耗增大,著本身就是個矛盾的事,綜合考慮二者是最佳選擇

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zq2007
LV.11
18
2011-12-01 08:05
@ctx1211
既要體積小必然要求頻率高,不然就要開發(fā)新的磁芯材料你頻率高了必然導(dǎo)致?lián)p耗增大,著本身就是個矛盾的事,綜合考慮二者是最佳選擇
分析的很到位。
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10227
LV.7
19
2011-12-01 10:11
@ctx1211
既要體積小必然要求頻率高,不然就要開發(fā)新的磁芯材料你頻率高了必然導(dǎo)致?lián)p耗增大,著本身就是個矛盾的事,綜合考慮二者是最佳選擇

也可從MOS下手,選擇較低Ron,Ciss,Coss,Qg

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2011-12-01 15:13
@zq2007
分析的很到位。
樓主的觀點(diǎn)呢?你是如何分析的呢?
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zq2007
LV.11
21
2011-12-01 21:15
@10227
也可從MOS下手,選擇較低Ron,Ciss,Coss,Qg等…
現(xiàn)在英飛凌開發(fā)出了Rds只有幾毫歐的coolmos啦。牛
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amonson
LV.8
22
2011-12-02 01:01

現(xiàn)在能量轉(zhuǎn)換都是在電磁之間進(jìn)行,磁性材料的儲能是與頻率和體積直接相關(guān)的:E=0.5VB2f/u,頻率越高、磁性材料的體積越大、磁擺幅越大、磁導(dǎo)率越小都可以提高輸出功率。所以要提高功率密度,就要想辦法減小體積,提高頻率,增大磁擺幅。

從公式上看,降低磁導(dǎo)率也可以提高輸出功率,但這樣做的話,在相同磁擺幅條件下,磁場強(qiáng)度H將會增大,即NI增大,這樣可能會帶來更大的損耗,所以通常不會采用這種方法。

頻率的提升會帶來各種損耗增大,鐵損隨頻率提高而增大,集膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)使得銅損也會隨頻率提高而所有增大,MOS管的輸入輸出結(jié)電容損耗、漏感損耗都會隨頻率的提高而增大,不過這些問題可以通過軟開關(guān)等技術(shù)解決一部分。

頻率升高還會帶來其他問題,比如EMI、環(huán)路響應(yīng),不過提高頻率是提高功率密度的必然選擇。

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zq2007
LV.11
23
2011-12-02 07:45
@amonson
現(xiàn)在能量轉(zhuǎn)換都是在電磁之間進(jìn)行,磁性材料的儲能是與頻率和體積直接相關(guān)的:E=0.5VB2f/u,頻率越高、磁性材料的體積越大、磁擺幅越大、磁導(dǎo)率越小都可以提高輸出功率。所以要提高功率密度,就要想辦法減小體積,提高頻率,增大磁擺幅。從公式上看,降低磁導(dǎo)率也可以提高輸出功率,但這樣做的話,在相同磁擺幅條件下,磁場強(qiáng)度H將會增大,即NI增大,這樣可能會帶來更大的損耗,所以通常不會采用這種方法。頻率的提升會帶來各種損耗增大,鐵損隨頻率提高而增大,集膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)使得銅損也會隨頻率提高而所有增大,MOS管的輸入輸出結(jié)電容損耗、漏感損耗都會隨頻率的提高而增大,不過這些問題可以通過軟開關(guān)等技術(shù)解決一部分。頻率升高還會帶來其他問題,比如EMI、環(huán)路響應(yīng),不過提高頻率是提高功率密度的必然選擇。
這就需要在選擇原材料時格外注意,都要考慮到。
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ncy231
LV.7
24
2011-12-02 22:32
@amonson
現(xiàn)在能量轉(zhuǎn)換都是在電磁之間進(jìn)行,磁性材料的儲能是與頻率和體積直接相關(guān)的:E=0.5VB2f/u,頻率越高、磁性材料的體積越大、磁擺幅越大、磁導(dǎo)率越小都可以提高輸出功率。所以要提高功率密度,就要想辦法減小體積,提高頻率,增大磁擺幅。從公式上看,降低磁導(dǎo)率也可以提高輸出功率,但這樣做的話,在相同磁擺幅條件下,磁場強(qiáng)度H將會增大,即NI增大,這樣可能會帶來更大的損耗,所以通常不會采用這種方法。頻率的提升會帶來各種損耗增大,鐵損隨頻率提高而增大,集膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)使得銅損也會隨頻率提高而所有增大,MOS管的輸入輸出結(jié)電容損耗、漏感損耗都會隨頻率的提高而增大,不過這些問題可以通過軟開關(guān)等技術(shù)解決一部分。頻率升高還會帶來其他問題,比如EMI、環(huán)路響應(yīng),不過提高頻率是提高功率密度的必然選擇。
E=0.5VB2f/u學(xué)習(xí)了一個公式,消化消化,感謝高手們無私奉獻(xiàn)
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zq2007
LV.11
25
2011-12-03 08:15
@ncy231
E=0.5VB2f/u學(xué)習(xí)了一個公式,消化消化,感謝高手們無私奉獻(xiàn)

頻率的提升會帶來各種損耗增大,鐵損隨頻率提高而增大

頻率的提升和開關(guān)損耗的關(guān)系又是怎么樣的呢?

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2011-12-03 12:07
@zq2007
頻率的提升會帶來各種損耗增大,鐵損隨頻率提高而增大頻率的提升和開關(guān)損耗的關(guān)系又是怎么樣的呢?
頻率提升,開關(guān)損耗肯定增加。詳細(xì)聽樓主講。
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zq2007
LV.11
27
2011-12-03 14:17
@星夜星辰
頻率提升,開關(guān)損耗肯定增加。詳細(xì)聽樓主講。
頻率的提升和MOS的損耗的關(guān)系是怎么樣的?
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2011-12-04 17:19
@zq2007
頻率的提升和MOS的損耗的關(guān)系是怎么樣的?

簡單形象的理解就是:隨著頻率的提升,單位時間里面的開關(guān)次數(shù)增加了,所以MOSFET 的開關(guān)損耗也增大了

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bigbigeasy
LV.6
29
2011-12-04 17:42
@zq2007
如果大家也有這樣的困惑,不妨發(fā)帖上來大家一起探討。[圖片]

做諧振拓?fù)?軟開關(guān)的目的就是降低開關(guān)損耗,其實(shí)頻率越高,越難控制.

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zq2007
LV.11
30
2011-12-18 08:53
@心中有冰
簡單形象的理解就是:隨著頻率的提升,單位時間里面的開關(guān)次數(shù)增加了,所以MOSFET的開關(guān)損耗也增大了
冰版解釋的很到位。
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zq2007
LV.11
31
2011-12-18 08:53
@zq2007
冰版解釋的很到位。[圖片]
大家對NCE的Coolmos有了解嗎,用的人多嗎?
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