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电源研发常见经典问题-3

发布日期:2018/12/28 8:27:35 点击:3929

问题9:对各种拓扑的软开关形式有哪些?软开关是如何实现的?
软开关目前使用很频繁,一来可以提升次效率,二来可以利于EMC。很多拓扑都开始利用软开关了,就连反激如果为了做高效率也引入了准谐振来实现软开关,这个在前面问题已讲过。LLC的软开关在前面问题也提过实现条件,具体实现过程没有细讲。这里就分享下我对软开关的理解。
实现条件及过程:利用软开关需要二个元素,一个是C一个是L来实现谐振(当然也可以多谐振形式),谐振会产生正弦波,正弦波就能实现过零。如果是串联谐振属于电压谐振,并联谐振属于电流谐振。
其次软开关和硬开关的差异是:硬开关过程中电压电流有重叠,软开关要么电流为零(ZCS)要么电压为零(ZVS)。MOS管的软开关可以利用结电容 或者并电容,然后串电感实现串联ZVS,例如准谐振反激,有源箝位吸收电路,移向全桥的软开关。也有LC并联ZCS,不过用的很少,因为MOS管ZVS的 损耗小于ZCS。LLC属于串并联式,不过我们利用的是ZVS区。(在死区的时候谐振电流过零,上管软开通前,先给下管结电容充电,上管实现软开通)

问题10:什么样的变压器才算是最完美适用的?变压器决定了什么,影响了什么?
设计变压器是各种拓扑的核心点之一,变压器设计的好坏,影响电源的方方面面,有的无法工作,有的效率不高,有的EMC难做,有的温升高,有的极限情况会饱和,有的安规过不了,需要综合各方面的因素来设计变压器。
设计变压器从哪里入手呢?一般来说根据功率来选择磁芯大小,有经验的可参考自己设计过的,没经验的只能按照AP算法去算,当然还要留有一定的余量,最后实验去检验设计的好坏。
一般小功率反激推荐的用的比较多EE型,EF型,EI型,ER型,中大功率PQ的用的比较多,这里面也有每个人的习惯以及不同公司的平台差异,功率很大的,没有适合的磁芯,可以二个变压器原边串副边并的方式来做。
不同拓扑对变压器的要求也不一样,比如反激,需要考虑的是需要工作在什么模式下,感量如何调节适中。尤其是多路输出一定要注意负载调整率满足需求, 耦合的效果要好,比如采用并绕,均匀绕制,以及副边匝数尽可能增多。MOS管耐压决定匝比,怎么选取合适的占空比,选取多大的Bmax(一般小于 0.35,当然0.3更好,即时短路也不会饱和太严重)有的还需要增加屏蔽来整改EMC,原副边屏蔽一般加2层,外屏蔽1层就好。
大功率变压器一般更多的是关注损耗,需要铜损和磁损达到平衡,还要考虑到风冷自然冷,电流密度多大合适,功率稍大(大于150W)的一般电流密度相对取小些(3.5-4.5),功率小的(5.0-7.0)。
还要清楚电源过的什么安规,挡墙是不是足够,层间胶带是否设置合理也是不可以忽视的,一旦要做认证去改变压器也是影响进度的。

问题11:我们真的需要到迷恋设计工具,依赖仿真的地步吗?
电源的设计工具主要用在以下几个方面:
1.选择磁芯及设计变压器;
2.环路仿真设计;
3.主功率拓扑仿真;
4.模拟电路仿真;
5.热仿真(针对大功率);
6.计算工具(计算书)等。
对于新人来说,我给的建议少用工具,多计算,自己把握设计的过程,因为工具是人做的,不同人的设计习惯差异,不能用一个固定的设计模式来设计不同的电源。
有些仿真可以与设计相结合:比如环路设计好后是很难直接满足设计需求的,仿真可以在试验前很好验证,但仿真也不是完全和试验一样,至少不会差太远。
熟练运用Mathcad和Saber也是必要的,只是很多我们需要弄清原理的层面,把工具只需要当做计算器来使用,更快速方便更高效来满足我们设计就好,想纯依赖工具来设计电源,无疑是走入极大误区。

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