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          電源研發常見經典問題-3

          發布時間:2019-10-17 10:14   類型:行業知道   人瀏覽

          問題9:對各種拓撲的軟開關形式有哪些?軟開關是如何實現的?
          軟開關目前使用很頻繁,一來可以提升次效率,二來可以利于EMC。很多拓撲都開始利用軟開關了,就連反激如果為了做高效率也引入了準諧振來實現軟開關,這個在前面問題已講過。LLC的軟開關在前面問題也提過實現條件,具體實現過程沒有細講。這里就分享下我對軟開關的理解。
          實現條件及過程:利用軟開關需要二個元素,一個是C一個是L來實現諧振(當然也可以多諧振形式),諧振會產生正弦波,正弦波就能實現過零。如果是串聯諧振屬于電壓諧振,并聯諧振屬于電流諧振。
          其次軟開關和硬開關的差異是:硬開關過程中電壓電流有重疊,軟開關要么電流為零(ZCS)要么電壓為零(ZVS)。MOS管的軟開關可以利用結電容 或者并電容,然后串電感實現串聯ZVS,例如準諧振反激,有源箝位吸收電路,移向全橋的軟開關。也有LC并聯ZCS,不過用的很少,因為MOS管ZVS的 損耗小于ZCS。LLC屬于串并聯式,不過我們利用的是ZVS區。(在死區的時候諧振電流過零,上管軟開通前,先給下管結電容充電,上管實現軟開通)

          問題10:什么樣的變壓器才算是最完美適用的?變壓器決定了什么,影響了什么?
          設計變壓器是各種拓撲的核心點之一,變壓器設計的好壞,影響電源的方方面面,有的無法工作,有的效率不高,有的EMC難做,有的溫升高,有的極限情況會飽和,有的安規過不了,需要綜合各方面的因素來設計變壓器。
          設計變壓器從哪里入手呢?一般來說根據功率來選擇磁芯大小,有經驗的可參考自己設計過的,沒經驗的只能按照AP算法去算,當然還要留有一定的余量,最后實驗去檢驗設計的好壞。
          一般小功率反激推薦的用的比較多EE型,EF型,EI型,ER型,中大功率PQ的用的比較多,這里面也有每個人的習慣以及不同公司的平臺差異,功率很大的,沒有適合的磁芯,可以二個變壓器原邊串副邊并的方式來做。
          不同拓撲對變壓器的要求也不一樣,比如反激,需要考慮的是需要工作在什么模式下,感量如何調節適中。尤其是多路輸出一定要注意負載調整率滿足需求, 耦合的效果要好,比如采用并繞,均勻繞制,以及副邊匝數盡可能增多。MOS管耐壓決定匝比,怎么選取合適的占空比,選取多大的Bmax(一般小于 0.35,當然0.3更好,即時短路也不會飽和太嚴重)有的還需要增加屏蔽來整改EMC,原副邊屏蔽一般加2層,外屏蔽1層就好。
          大功率變壓器一般更多的是關注損耗,需要銅損和磁損達到平衡,還要考慮到風冷自然冷,電流密度多大合適,功率稍大(大于150W)的一般電流密度相對取小些(3.5-4.5),功率小的(5.0-7.0)。
          還要清楚電源過的什么安規,擋墻是不是足夠,層間膠帶是否設置合理也是不可以忽視的,一旦要做認證去改變壓器也是影響進度的。

          問題11:我們真的需要到迷戀設計工具,依賴仿真的地步嗎?
          電源的設計工具主要用在以下幾個方面:
          1.選擇磁芯及設計變壓器;
          2.環路仿真設計;
          3.主功率拓撲仿真;
          4.模擬電路仿真;
          5.熱仿真(針對大功率);
          6.計算工具(計算書)等。
          對于新人來說,我給的建議少用工具,多計算,自己把握設計的過程,因為工具是人做的,不同人的設計習慣差異,不能用一個固定的設計模式來設計不同的電源。
          有些仿真可以與設計相結合:比如環路設計好后是很難直接滿足設計需求的,仿真可以在試驗前很好驗證,但仿真也不是完全和試驗一樣,至少不會差太遠。
          熟練運用Mathcad和Saber也是必要的,只是很多我們需要弄清原理的層面,把工具只需要當做計算器來使用,更快速方便更高效來滿足我們設計就好,想純依賴工具來設計電源,無疑是走入極大誤區。

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