在本論壇開始的幾個(gè)月我就注冊(cè)了,但很少發(fā)表文章.今天想寫點(diǎn)感想,希望能對(duì)那些剛進(jìn)入開關(guān)電源行業(yè)和將來(lái)從事該行業(yè)的人提供一點(diǎn)參考.僅代表個(gè)人觀點(diǎn).
本人2000年本科畢業(yè),工業(yè)自動(dòng)化專業(yè),工作2年,做電源控制的數(shù)據(jù)采集方面,然后上碩,2004年開始把方向轉(zhuǎn)入開關(guān)電源方面,那時(shí)本人感覺這個(gè)方向很有前途,不過(guò)我的碩士論文做的是一個(gè)高壓電源的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò).看的第一本開關(guān)電源的書是英文的,300面左右,有臺(tái)灣翻譯的中文版.看完之后就做了一個(gè)TOP電源,手腳并用繞了一個(gè)變壓器,結(jié)果很失敗!電路不能正常運(yùn)行.后來(lái)用ti的芯片做了flyback多路輸輸出,有電壓出來(lái)但和設(shè)計(jì)差距大,功耗高.那時(shí)對(duì)元件沒有什么概念,對(duì)磁路更沒有概念,flyback變壓器只是靠書本參數(shù),不知道為什么,不知道付邊輸出的二極管要用快恢復(fù)的.總之第一次做的這個(gè)電源是完全的失敗.唯一的收獲就是做好開關(guān)電源需要看很多本書,變壓器方面一定要理解.電路設(shè)計(jì)是復(fù)雜的!不過(guò)這次的設(shè)計(jì)對(duì)我?guī)椭艽?雖然失敗但讓我看到了開關(guān)電源的輪廓.
后來(lái)碩士畢業(yè)后調(diào)試了一個(gè)開關(guān)電源,5V/600A的,我用了20天時(shí)間重新設(shè)計(jì)了硬件控制電路和軟件,電源的擾動(dòng)降低了5倍以下.電流精度小于1%.后來(lái)有測(cè)試了一個(gè)1200V/100A的電源模塊;后來(lái)就上博士了.我的工作和學(xué)習(xí)都是在一個(gè)單位,到目前來(lái)說(shuō),主要還是圍繞硬件電路方面做東西.
到今年7月,我把目標(biāo)轉(zhuǎn)入開關(guān)電源的時(shí)間是2年零3個(gè)月左右.自我感覺能適應(yīng)一般的電源公司的研發(fā)工作;因?yàn)檫@時(shí)我對(duì)磁路方面很熟悉了,同時(shí)對(duì)器件方面的性能也很了解,基本不用翻《電路》和《模電》看概念了,所以對(duì)開關(guān)電源的設(shè)計(jì)還有些信心.不過(guò)2005年畢業(yè)時(shí)卻沒有找到一家合適的電源公司.所以留單位了.現(xiàn)在一個(gè)月到手1500,年底沒有獎(jiǎng)金.不過(guò)幾年后有一個(gè)博士本本;如果那時(shí)本本不值錢就虧了.
7月底,接一家小電源公司的項(xiàng)目:仿造一臺(tái)1400W/30V的帶PFC的電源,并且要求越快越好,電路原理圖已經(jīng)畫好.當(dāng)時(shí)感覺沒有很大的困難,最關(guān)鍵的還是磁性元件.我還沒有完整的干過(guò)一個(gè)電源系統(tǒng)的設(shè)計(jì),僅是調(diào)試過(guò)2臺(tái).當(dāng)時(shí)想如果我能把這臺(tái)電源做好,那么就證明我還是能從事開關(guān)電源的研發(fā)的.如果不行,那我就留本單位了,反正是國(guó)有的,能養(yǎng)老.這家電源公司的老總也是唯一的技術(shù)主管,早年專科畢業(yè),主營(yíng)銷售,技術(shù)是半路出家,人很勤奮,能看懂初級(jí)的英文資料.手下沒有專門做技術(shù)的.他無(wú)法搞定這臺(tái)電源;所以這臺(tái)電源的技術(shù)方面我要全部負(fù)責(zé).
我看uc3855和ucc2895分別用了兩個(gè)星期,然后主回路看了1個(gè)星期.期間看了不少ti公司的資料.在8月份完成原電源的參數(shù)測(cè)量,9月完成仿造的測(cè)試,確定一些元件的性能參數(shù),10月進(jìn)行了全新仿造電源的測(cè)試,確定了易出故障的部分,及關(guān)鍵元件.寫好了電源的原理分析和調(diào)試手冊(cè).其中PFC的原理我寫了20面,基本是自己對(duì)該電源的理解,一些參數(shù)的推算.并且對(duì)該電源增加了一些控制功能.11月初,送了2臺(tái)到美國(guó)測(cè)試,對(duì)方很滿意.
在寫電源原理的時(shí)候,我本以為我對(duì)flyback電路很熟悉了,后來(lái)才知道很多還沒有完全理解,用了2天的時(shí)間重新看它的磁路和控制部分,最終理解了 反射電壓 的原理.我對(duì)flyback的參數(shù)設(shè)計(jì)不是尊照書本的窗口函數(shù)設(shè)計(jì)的.我根據(jù)磁心儲(chǔ)能和原邊的電壓來(lái)設(shè)計(jì)砸數(shù);結(jié)果和原電源相差不大.看了相關(guān)的資料,我設(shè)計(jì)的DCDC變壓器也和原變壓器近似.不過(guò)磁性元件方面是完全仿造原電源的.不過(guò)磁性元件出的問題占全部故障的50%,一大半的調(diào)試時(shí)間耗在磁性元件上,特別是那個(gè)flyback變壓器.測(cè)試中出現(xiàn)很多問題,很奇怪,最終都解決了.
中間有段時(shí)間沒有調(diào)試,所以按全日制工作計(jì)算,我從看資料到電源送出去調(diào)試花了2個(gè)月時(shí)間.因?yàn)殡娫礈y(cè)試都是晚上去的,加周末.總的來(lái)說(shuō)這次算是成功的.對(duì)自己的能力有了具體的認(rèn)識(shí),讓我熟悉了小電源公司的電源設(shè)計(jì)研發(fā)流程.同時(shí)也獲得了11000的報(bào)酬.
以上的描述我想告訴初入開關(guān)電源者:開關(guān)電源不是很復(fù)雜,安心的看幾年的基礎(chǔ)資料:諧波、電路、模電、電機(jī)學(xué)、控制等方面,最好能看本電磁學(xué),但不能看大陸產(chǎn)的,我看的這些書加起來(lái)有1尺以上,控制我就看了好幾本,有本是美國(guó)的1本臺(tái)灣的,其它幾本是大陸的.本人認(rèn)為看這些書最好看國(guó)外的,臺(tái)灣的也行,只要不是大陸產(chǎn)的的. 設(shè)計(jì)一個(gè)電源要關(guān)注整個(gè)系統(tǒng),包括負(fù)載,整個(gè)電流的流動(dòng)過(guò)程要清楚.變壓器很重要,僅知道設(shè)計(jì)方法是不夠的,還要知道為什么用這些成熟的方法設(shè)計(jì),他的依據(jù)是什么!要能推倒出來(lái).磁路理論說(shuō)穿了就是那兩個(gè)公式.關(guān)鍵還是理解.
不知道外面做電源的行情如何,我選擇了電源,但對(duì)其前景還是有點(diǎn)迷惘的.
剛幫別人完成一個(gè)帶PFC的1400W/30V電源仿造之感想
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@zli
很牛呀,3個(gè)月時(shí)間,一個(gè)人用業(yè)余時(shí)間就搞定了.能不能發(fā)點(diǎn)圖片上來(lái)呢?移相軟開關(guān)設(shè)計(jì)的難點(diǎn)主要在哪里呢?諧振電感是單獨(dú)的吧?用的什么材質(zhì)的磁芯呢?
哪里哪里,僅是仿制,所以很快.感覺移相全橋不是很復(fù)雜,前面的PFC有很多關(guān)鍵點(diǎn),如果不是仿制的話很難做到那么好.移相全橋的就用普通的鐵氧體,ETD40的,2個(gè)串聯(lián),加一個(gè)12uH的電感,再串電容.看了很多的TI公司資料后,能從原理上分析其道理,再做類似的電源是可以自己設(shè)計(jì)了.不過(guò)移相全橋的副邊輸出的二極管不能選差了,恢復(fù)時(shí)間一定要短.我調(diào)試時(shí)她們購(gòu)買的元件居然參數(shù)不一致,費(fèi)了很多時(shí)間.感覺倍流電路設(shè)計(jì)很好,能想出這樣電路的人的確是牛啊!!中國(guó)好像還沒有這樣的.
照片就不能上傳了,找個(gè)帶PFC的DCDC電源拆開看看就差不多的.
照片就不能上傳了,找個(gè)帶PFC的DCDC電源拆開看看就差不多的.
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@crete
哪里哪里,僅是仿制,所以很快.感覺移相全橋不是很復(fù)雜,前面的PFC有很多關(guān)鍵點(diǎn),如果不是仿制的話很難做到那么好.移相全橋的就用普通的鐵氧體,ETD40的,2個(gè)串聯(lián),加一個(gè)12uH的電感,再串電容.看了很多的TI公司資料后,能從原理上分析其道理,再做類似的電源是可以自己設(shè)計(jì)了.不過(guò)移相全橋的副邊輸出的二極管不能選差了,恢復(fù)時(shí)間一定要短.我調(diào)試時(shí)她們購(gòu)買的元件居然參數(shù)不一致,費(fèi)了很多時(shí)間.感覺倍流電路設(shè)計(jì)很好,能想出這樣電路的人的確是牛啊!!中國(guó)好像還沒有這樣的. 照片就不能上傳了,找個(gè)帶PFC的DCDC電源拆開看看就差不多的.
12uH的電感用的是什么材料的磁芯?我以前做個(gè)一個(gè)移相全橋的實(shí)驗(yàn),感覺這個(gè)諧振電感發(fā)熱很厲害.仿制時(shí)磁芯材料你是如何確定的呢?比如PFC電感,你用的是鐵硅鋁嗎?
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@zli
12uH的電感用的是什么材料的磁芯?我以前做個(gè)一個(gè)移相全橋的實(shí)驗(yàn),感覺這個(gè)諧振電感發(fā)熱很厲害.仿制時(shí)磁芯材料你是如何確定的呢?比如PFC電感,你用的是鐵硅鋁嗎?
電感發(fā)熱要不就是線細(xì)或者氣隙處的渦流吧,
該電源的磁性材料應(yīng)該都是Mn-Zn鐵氧體;鐵硅鋁不知道特性如何.
具體到ti網(wǎng)站下載它的內(nèi)部研討會(huì)的技術(shù)資料,看完就明白很多了.
從83年開始的,你下載后慢慢看
http://focus.ti.com/analog/docs/training.tsp?familyId=64
該電源的磁性材料應(yīng)該都是Mn-Zn鐵氧體;鐵硅鋁不知道特性如何.
具體到ti網(wǎng)站下載它的內(nèi)部研討會(huì)的技術(shù)資料,看完就明白很多了.
從83年開始的,你下載后慢慢看
http://focus.ti.com/analog/docs/training.tsp?familyId=64
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@hypower
樓主能否傳點(diǎn)照片給大伙開開眼,光聽你說(shuō)不過(guò)癮.
畢竟是人家公司的東西,不方便上傳.個(gè)人認(rèn)為大公司出的帶PFC電路的DCDC結(jié)構(gòu)差別不會(huì)很大,不過(guò)我僅看過(guò)一家的,不知對(duì)否.各位有機(jī)會(huì)可以拆開一家的看看.
下面是我對(duì)PFC控制芯片的理解,僅供對(duì)此感興趣的初學(xué)者參考.由于這是本人第一次做開關(guān)電源的設(shè)計(jì),所以有很多不能說(shuō)的很明白.附件的是下面文件的word文檔,有2張圖.由于這段文字是本人的理解所以不涉及他人公司機(jī)密;不過(guò)PFC的原理圖就不能貼出來(lái)了,如果參照ti的uc3855的手冊(cè),能夠明白下面的一些參數(shù).
該電源的控制電源是top244p做的,測(cè)試過(guò)程中出了很多問題;在此就不多說(shuō)了.
2.3.2 PFC控制電路/ uc3855周邊器件選擇
(每個(gè)功能要畫原理圖)
電感設(shè)計(jì):
最大線電流峰值 Ipk=1.414*Pout / 0.95/Vin(min)
=1.414*1550/0.95/85
=27A
紋波電流 △I=0.4*Ipk=11A
占空比 D=(Vout - 1.414*Vin(min))/Vout
= (375-120)/375=0.68
開關(guān)頻率 f = 80kHz
電感 L=1.414*Vin(min)*D/(f*△I)
= 120*0.68/(80kHz*11)
=0.093mH
該電源電路中,電感取0.1mH.
振蕩電容 CT:
CT= 1/(11200*70kHz)=1.27nF
該電源電路中,電容取1nF+470pF
乘法器電路:
a 前饋電路的分壓電路
設(shè)定在最低線電壓時(shí)(85VAC) Vrms = 1.5V
一般情況下 Vrms輸入范圍:0~5.5V
電阻分壓比: divider=85*0.9/1=51:1
(電壓有效值與平均值之比是0.9)
設(shè)分壓電阻的輸出部分是 R36=17.8k歐,整個(gè)分流電阻
Rtotal = 51*17.8k=907.8k
取 R35=90.9k歐
Rt=907.8-17.8-90.9=810k歐
這樣R32~R34取270k歐,考慮到分散電壓應(yīng)力,分壓電路單個(gè)電阻值不能取太大,考慮分成幾個(gè)小阻值串聯(lián).濾波電路的截止頻率設(shè)定在fp=18Hz:
C40= 1/(2*3.14*fp*REQ)=1/(2*3.14*18*95.8k)=92nF
這里 REQ=Rt//(R35+R36)
C41= 1/(2*3.14*fp*R36)=1/(2*3.14*18*17.8k)=497nF
電路中C40=100nF,C41=470nF
注:截止頻率的設(shè)定概述(個(gè)人分析,和相關(guān)資料不同):
UC3855的Vrms輸入從理論上說(shuō)應(yīng)該是一個(gè)直流電壓信號(hào),而輸入信號(hào)是100~120Hz的正弦半波信號(hào).所以要通過(guò)濾波器衰減,從工程上來(lái)說(shuō),二階濾波器是最佳的選擇:具有合適的衰減倍數(shù),快速的響應(yīng)速度.最簡(jiǎn)單的二階電路用2個(gè)電容和電阻組成,即兩個(gè)RC濾波電路串聯(lián).理想狀態(tài)是這兩個(gè)濾波電路的截止頻率近似相等.考慮到實(shí)際的信號(hào)頻率是100~120HZ,和適當(dāng)?shù)捻憫?yīng)速度,截止頻率選擇20Hz左右是比較合適的;理想狀態(tài)下二階電路對(duì)120Hz的信號(hào)衰減達(dá)50倍左右.在設(shè)計(jì)二階RC濾波電路時(shí)可以通過(guò)仿真軟件進(jìn)行參數(shù)的設(shè)置,以得到最佳的動(dòng)態(tài)響應(yīng)和100~120Hz諧波的衰減.在設(shè)置電路時(shí),兩個(gè)RC濾波電路的參數(shù)相差倍數(shù)越大越好,避免近似相等,負(fù)載電阻設(shè)計(jì)要合適,不能太小.該電源的截止頻率選擇18Hz.兩個(gè)RC電路的截止頻率分別是:
f1= 1/ (R32+R33+R34)*C40
= 1/(270k*3*0.1u)
= 12Hz
f2 = 1/(R35*C41)
= 1/(90.9k*0.47u)
= 23Hz
如果通過(guò)傳遞函數(shù)計(jì)算,實(shí)際2者的截止頻率有點(diǎn)偏差,但不影響控制.仿真電路通過(guò)波特圖設(shè)置濾波電路參數(shù),盡量使兩個(gè)截止頻率靠近.使電路的輸出近似為直流電壓即可.
b 電流參考輸入IAC 因?yàn)镮iac的輸入電流要求小于1mA,這樣乘法器才工作在線型區(qū).一般設(shè)定Iiac=500uA對(duì)應(yīng)最大線電壓.這樣,Iiac端輸入電阻為:
R= 1.414*270/500uA
= 764k歐
JW1500W電源取R=800k歐,用4個(gè)200k歐電阻串聯(lián)(R37~R40),目的是分散各電阻上的電壓應(yīng)力.
c 乘法器輸出端電阻Rimo Rimo的計(jì)算:當(dāng)線電壓最小時(shí),該管腳輸出最大,一般設(shè)為1V.這時(shí)Iiac=150uA;因?yàn)閂ea最大輸出是6V,根據(jù)乘法器方程有:
1V/Rimo = Iiac*(Vea-1.5)/(Vvrms*Vvrms)
Rimo = 1.5*1.5/(150uA*(6-1.5))
=3.3 k 歐
電路中,Rimo兩端應(yīng)并聯(lián)一個(gè)1nF的高頻旁路電容,它對(duì)120Hz的乘法器信號(hào)影響甚微.
d 電壓反饋電路:
Vaout輸出范圍是1.5~6V,低于1.5V時(shí),乘法器不工作,PWM輸出被封鎖.電壓反饋直接影響PFC的輸出電壓;如果設(shè)定PFC的輸出紋波小于1.5%.根據(jù)已知參數(shù)計(jì)算輸出的紋波值:
Vo(pk)=Pin*Xco/Vo
=1550/(375*2*3.14*120*0.6u)
=9.14V = 18.28 Vp-p
Pin:輸入功率
Xco:輸出電容的阻抗
Vo:PFC輸出電壓
電壓誤差放大器對(duì)二次諧波的增益為:
Gva= △Vvao*1.5%/9.14=5*0.015/9.14
=0.0082 (2- 20)
輸入電阻值一般情況考慮其功率為0.25W或0.5W,在這個(gè)功耗下,確定輸入電阻.輸出電壓Vo=375V,如果是0. 5W電阻,則實(shí)際功率低于0.2W;設(shè)為0.1W.電阻值為
Rin=375*375/0.1W=1406k歐
該電源中Rin取1280k歐,用4個(gè)270k和一個(gè)200k電阻串聯(lián)而成,這樣能減小電阻上的電壓應(yīng)力(布線時(shí)要成一條直線).在輸出電壓375V時(shí),Vsense輸入電壓要接近3V,略低于3V,這樣Vaout輸出是一個(gè)大于稍大于1.5V的電壓.如果高于3V,Vaout就小于1.5V,乘法器不工作.PWM停止輸出波形.由此確定電阻R64;如果375V是R64端電壓是2.9V:
R64=1280k*2.9V/375V=9.9k歐
該電源電路中R64取10k歐.并且并聯(lián)一個(gè)1nF的高頻旁路電容.
積分電容C52的確定(圖2.20):
圖2.20 電壓環(huán)控制交流輸入等效電路
因?yàn)閂in的直流成分在運(yùn)放的反相端接近3V;而交流成分由于有C52存在,會(huì)影響Vout的輸出,交流成分的衰減與直流成分的衰減比不相等.根據(jù)(2-20)式,二次諧波的交流成分的輸入衰減要達(dá)到:
20*㏒0.0082=-41.7dB
對(duì)于單極點(diǎn)的的傳函來(lái)說(shuō),大于截止頻率的信號(hào)以-20dB斜率衰減.對(duì)于120Hz的二次諧波來(lái)說(shuō),要有-41.7dB的衰減,要經(jīng)過(guò)2個(gè)10倍頻;也就是截止頻率要設(shè)在1.2Hz處;這對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)很不利;如果截止頻率為10~20Hz左右,比較合適.對(duì)于交流成分來(lái)說(shuō),圖2.20的傳遞函數(shù)可寫為:
(2-21)
比例系數(shù)K=R62/Rin.如果比例系數(shù)小于1,波特圖上幅頻曲線始終小于0.所以只要K足夠小,在截止頻率的10倍頻時(shí),交流成分的衰減也能達(dá)到-40dB.假設(shè)20*㏒K=-21.7dB,那么截止頻率就是12Hz;這時(shí)K=0.082,由Rin=1280k得R62=105k歐.截止頻率為10Hz(對(duì)應(yīng)100Hz得10倍頻),從10Hz經(jīng)過(guò)-20dB得衰減到120Hz,衰減得幅值大約是22.5dB;這就要求: 20*㏒K=-19.2dB
解得 K=0.11
R62=0.11*1280k=140k歐
該電源電路中R62=150k歐;因?yàn)榻刂诡l率是10Hz,由
得
C52=1/(2*3.14*f*R62)
=1/(2*3.14*10*150k)
=100nF
該電源電路中C52=33nF,這相當(dāng)于把截止頻率降低3倍,為3Hz.同時(shí),R62兩端并聯(lián)一個(gè)二極管D31和穩(wěn)壓管ZD1的串聯(lián);考慮到Vaout輸出范圍是0.1~6V,Vsense在3V左右,以及開始時(shí)的暫態(tài);穩(wěn)壓管ZD1的電壓取值約4.6~5V.
(個(gè)人認(rèn)為,該電容值選擇范圍很寬,1uF~10nF,基本可以,因?yàn)檫\(yùn)放得輸入端有一個(gè)接地電阻,相當(dāng)于也衰減交流成分;不過(guò)電容取小,動(dòng)態(tài)響應(yīng)過(guò)于激烈,電容望大取,可以使動(dòng)態(tài)響應(yīng)變緩.IT公司得推導(dǎo)省略很多,也存在近似計(jì)算;至少我沒有看得很懂;以上推導(dǎo),結(jié)果和IT公司得UC3855A/B high performance power factor preregulator 論述得結(jié)果相似,但推導(dǎo)過(guò)程相差很大.與該電源電源參數(shù)選擇有較大差異,可能該電源根據(jù)工程測(cè)試結(jié)果進(jìn)行調(diào)整.)
乘法器的總結(jié):縱觀乘法器的3個(gè)輸入和輸出,只有C是半波正弦信號(hào).A、B從理論上來(lái)說(shuō)是直流信號(hào),電路中是經(jīng)過(guò)低通濾波后的信號(hào),包含二次諧波成分.A可以看成輸出電壓反饋,B是輸入交流信號(hào)的有效值(近似).C就是輸入的半波正弦電流信號(hào).當(dāng)輸入電壓增加x倍時(shí),B增加 倍,C增加x倍;D值減小x倍;與電流比較時(shí),相當(dāng)于讓正弦電流也減小x倍.在這種情況下,輸入功率Pin為:
Pin=Uin2*Iin2
=x*Uin1*Iin1/x
=Uin1*Iin1 (2-23)
Uin1:電壓變化前的電壓有效值
Iin1 :電壓變化前的電流有效值
Uin2:電壓變化后的電壓有效值
Iin2 :電壓變化后的電流有效值
這就保證了輸入電壓變化時(shí),輸入功率保持不變.電路中D信號(hào)一般小于1V.
電流合成電路:
(主回路及互感器和UC3855內(nèi)部結(jié)合圖)電感電壓為U,PFC輸出電壓Uo,電流互感器的輸出電阻R,電容C,電路合成器的電容CI,電流互感器匝比N.電感中的電流變化率:
(2-25)
電流互感器的付邊有:
2-26
2-27
所以:
2-28
(2-25)、(2-27)帶入(2-28)得
(2-29)
根據(jù)UC3855原理圖可得
(2-30)
在電壓過(guò)零點(diǎn)時(shí),B=0,U=0,這時(shí)把(2-30)代入(2-29)得
(2-31)
注:因?yàn)?數(shù)值是負(fù)的,因?yàn)槠潆妷褐禍p少,所以2-31式中把Uo的負(fù)號(hào)抵消.以上推導(dǎo)是基于電容CI的電流全部通過(guò)C泄放,UC3855內(nèi)部的三極管的e極電流主要是電源提供,且電流放大倍數(shù)很大,這樣基極電流可以忽略.
在應(yīng)用中,電流互感器的匝比一般為50~200:1;該電源電路中,取160:1.
Rvs的取值如下:因?yàn)樵陔娐愤\(yùn)行時(shí),Rvs端電壓和Vsense電壓相等,為3V.根據(jù)電流合成器的原理知:
(2-32)
正常運(yùn)行最大值500uA左右,要保證C大于零,所以(2-32)式要大于零,即
(2-33)
該電源電路中, .
由于電流合成器的輸出有一個(gè)20mV的偏置,所以要求乘法器的輸出端最小是20mV,所以在IMO的輸出端通過(guò)7.5V的參考電壓提供一個(gè)偏置,Rimo=3.3k,所以串聯(lián)的電阻是1.2M歐以提供20mV偏置電壓.
電流環(huán)控制電路
電流環(huán)控制電路相當(dāng)于增加一個(gè)雙極點(diǎn)單零點(diǎn)環(huán)節(jié),一個(gè)極點(diǎn)在原點(diǎn).該環(huán)節(jié)適合于只有一個(gè)極點(diǎn)的補(bǔ)償,適合所有電流型控制和非連續(xù)方式電壓型控制.穿越頻率位于 和 之間,使系統(tǒng)在工作頻率范圍內(nèi),增益穩(wěn)定;在低頻時(shí),增益很大;頻率高于 后,對(duì)信號(hào)成-20dB的衰減.系統(tǒng)新增的零極點(diǎn)分別是
零點(diǎn) 的位置要比 更靠近原點(diǎn),也就是 ,這樣系統(tǒng)才更加穩(wěn)定.因?yàn)樵撾娫吹腜FC頻率是80kHz左右,所以 <80kHz, >80kHz(圖2-30)
圖2-30 電流環(huán)控制電路及其幅頻特性
注:因?yàn)閷?duì)開關(guān)電源系統(tǒng)的傳遞函數(shù)及控制分析不熟悉,所以對(duì)相關(guān)資料的分析不理解,IT公司材料的分析有很多的近似計(jì)算;以下分析僅以個(gè)人的理解來(lái)初步解釋該電路
對(duì)于該控制環(huán)節(jié),對(duì)于120Hz的信號(hào),增益非常大.因?yàn)樵撦斎胧?V以下的信號(hào),控制PFC的輸出375V;這個(gè)中間就有一個(gè)300多倍的關(guān)系.所以對(duì)于120Hz的信號(hào)該環(huán)節(jié)的放大倍數(shù)要有400倍左右;也就是52dB的增益.這相當(dāng)于2.3倍的10倍頻.也就是30kHz左右是0dB時(shí),以20dB衰減的幅頻特性在120Hz時(shí),是52dB的增益.如果原來(lái)系統(tǒng)的穿越頻率是30kHz,那么系統(tǒng)的放大倍數(shù)合適.加入電流控制環(huán)節(jié),能使穿越頻率附近的幅頻特性近似相等,且相角裕量也足夠,在10kHz以上的信號(hào),增益是2倍左右.(在375V輸出情況下,控制環(huán)節(jié)的放大倍數(shù)2倍左右.)基于此,2個(gè)轉(zhuǎn)折頻率選擇如下 , =120kHz;所以該電源的電路參數(shù)選擇如下:
R48 = 5.1k ( )
R49 = 3.3k
C58 =2.2nF ( )
C57 =0.22pF ( )
下面是我對(duì)PFC控制芯片的理解,僅供對(duì)此感興趣的初學(xué)者參考.由于這是本人第一次做開關(guān)電源的設(shè)計(jì),所以有很多不能說(shuō)的很明白.附件的是下面文件的word文檔,有2張圖.由于這段文字是本人的理解所以不涉及他人公司機(jī)密;不過(guò)PFC的原理圖就不能貼出來(lái)了,如果參照ti的uc3855的手冊(cè),能夠明白下面的一些參數(shù).
該電源的控制電源是top244p做的,測(cè)試過(guò)程中出了很多問題;在此就不多說(shuō)了.
2.3.2 PFC控制電路/ uc3855周邊器件選擇
(每個(gè)功能要畫原理圖)
電感設(shè)計(jì):
最大線電流峰值 Ipk=1.414*Pout / 0.95/Vin(min)
=1.414*1550/0.95/85
=27A
紋波電流 △I=0.4*Ipk=11A
占空比 D=(Vout - 1.414*Vin(min))/Vout
= (375-120)/375=0.68
開關(guān)頻率 f = 80kHz
電感 L=1.414*Vin(min)*D/(f*△I)
= 120*0.68/(80kHz*11)
=0.093mH
該電源電路中,電感取0.1mH.
振蕩電容 CT:
CT= 1/(11200*70kHz)=1.27nF
該電源電路中,電容取1nF+470pF
乘法器電路:
a 前饋電路的分壓電路
設(shè)定在最低線電壓時(shí)(85VAC) Vrms = 1.5V
一般情況下 Vrms輸入范圍:0~5.5V
電阻分壓比: divider=85*0.9/1=51:1
(電壓有效值與平均值之比是0.9)
設(shè)分壓電阻的輸出部分是 R36=17.8k歐,整個(gè)分流電阻
Rtotal = 51*17.8k=907.8k
取 R35=90.9k歐
Rt=907.8-17.8-90.9=810k歐
這樣R32~R34取270k歐,考慮到分散電壓應(yīng)力,分壓電路單個(gè)電阻值不能取太大,考慮分成幾個(gè)小阻值串聯(lián).濾波電路的截止頻率設(shè)定在fp=18Hz:
C40= 1/(2*3.14*fp*REQ)=1/(2*3.14*18*95.8k)=92nF
這里 REQ=Rt//(R35+R36)
C41= 1/(2*3.14*fp*R36)=1/(2*3.14*18*17.8k)=497nF
電路中C40=100nF,C41=470nF
注:截止頻率的設(shè)定概述(個(gè)人分析,和相關(guān)資料不同):
UC3855的Vrms輸入從理論上說(shuō)應(yīng)該是一個(gè)直流電壓信號(hào),而輸入信號(hào)是100~120Hz的正弦半波信號(hào).所以要通過(guò)濾波器衰減,從工程上來(lái)說(shuō),二階濾波器是最佳的選擇:具有合適的衰減倍數(shù),快速的響應(yīng)速度.最簡(jiǎn)單的二階電路用2個(gè)電容和電阻組成,即兩個(gè)RC濾波電路串聯(lián).理想狀態(tài)是這兩個(gè)濾波電路的截止頻率近似相等.考慮到實(shí)際的信號(hào)頻率是100~120HZ,和適當(dāng)?shù)捻憫?yīng)速度,截止頻率選擇20Hz左右是比較合適的;理想狀態(tài)下二階電路對(duì)120Hz的信號(hào)衰減達(dá)50倍左右.在設(shè)計(jì)二階RC濾波電路時(shí)可以通過(guò)仿真軟件進(jìn)行參數(shù)的設(shè)置,以得到最佳的動(dòng)態(tài)響應(yīng)和100~120Hz諧波的衰減.在設(shè)置電路時(shí),兩個(gè)RC濾波電路的參數(shù)相差倍數(shù)越大越好,避免近似相等,負(fù)載電阻設(shè)計(jì)要合適,不能太小.該電源的截止頻率選擇18Hz.兩個(gè)RC電路的截止頻率分別是:
f1= 1/ (R32+R33+R34)*C40
= 1/(270k*3*0.1u)
= 12Hz
f2 = 1/(R35*C41)
= 1/(90.9k*0.47u)
= 23Hz
如果通過(guò)傳遞函數(shù)計(jì)算,實(shí)際2者的截止頻率有點(diǎn)偏差,但不影響控制.仿真電路通過(guò)波特圖設(shè)置濾波電路參數(shù),盡量使兩個(gè)截止頻率靠近.使電路的輸出近似為直流電壓即可.
b 電流參考輸入IAC 因?yàn)镮iac的輸入電流要求小于1mA,這樣乘法器才工作在線型區(qū).一般設(shè)定Iiac=500uA對(duì)應(yīng)最大線電壓.這樣,Iiac端輸入電阻為:
R= 1.414*270/500uA
= 764k歐
JW1500W電源取R=800k歐,用4個(gè)200k歐電阻串聯(lián)(R37~R40),目的是分散各電阻上的電壓應(yīng)力.
c 乘法器輸出端電阻Rimo Rimo的計(jì)算:當(dāng)線電壓最小時(shí),該管腳輸出最大,一般設(shè)為1V.這時(shí)Iiac=150uA;因?yàn)閂ea最大輸出是6V,根據(jù)乘法器方程有:
1V/Rimo = Iiac*(Vea-1.5)/(Vvrms*Vvrms)
Rimo = 1.5*1.5/(150uA*(6-1.5))
=3.3 k 歐
電路中,Rimo兩端應(yīng)并聯(lián)一個(gè)1nF的高頻旁路電容,它對(duì)120Hz的乘法器信號(hào)影響甚微.
d 電壓反饋電路:
Vaout輸出范圍是1.5~6V,低于1.5V時(shí),乘法器不工作,PWM輸出被封鎖.電壓反饋直接影響PFC的輸出電壓;如果設(shè)定PFC的輸出紋波小于1.5%.根據(jù)已知參數(shù)計(jì)算輸出的紋波值:
Vo(pk)=Pin*Xco/Vo
=1550/(375*2*3.14*120*0.6u)
=9.14V = 18.28 Vp-p
Pin:輸入功率
Xco:輸出電容的阻抗
Vo:PFC輸出電壓
電壓誤差放大器對(duì)二次諧波的增益為:
Gva= △Vvao*1.5%/9.14=5*0.015/9.14
=0.0082 (2- 20)
輸入電阻值一般情況考慮其功率為0.25W或0.5W,在這個(gè)功耗下,確定輸入電阻.輸出電壓Vo=375V,如果是0. 5W電阻,則實(shí)際功率低于0.2W;設(shè)為0.1W.電阻值為
Rin=375*375/0.1W=1406k歐
該電源中Rin取1280k歐,用4個(gè)270k和一個(gè)200k電阻串聯(lián)而成,這樣能減小電阻上的電壓應(yīng)力(布線時(shí)要成一條直線).在輸出電壓375V時(shí),Vsense輸入電壓要接近3V,略低于3V,這樣Vaout輸出是一個(gè)大于稍大于1.5V的電壓.如果高于3V,Vaout就小于1.5V,乘法器不工作.PWM停止輸出波形.由此確定電阻R64;如果375V是R64端電壓是2.9V:
R64=1280k*2.9V/375V=9.9k歐
該電源電路中R64取10k歐.并且并聯(lián)一個(gè)1nF的高頻旁路電容.
積分電容C52的確定(圖2.20):
圖2.20 電壓環(huán)控制交流輸入等效電路
因?yàn)閂in的直流成分在運(yùn)放的反相端接近3V;而交流成分由于有C52存在,會(huì)影響Vout的輸出,交流成分的衰減與直流成分的衰減比不相等.根據(jù)(2-20)式,二次諧波的交流成分的輸入衰減要達(dá)到:
20*㏒0.0082=-41.7dB
對(duì)于單極點(diǎn)的的傳函來(lái)說(shuō),大于截止頻率的信號(hào)以-20dB斜率衰減.對(duì)于120Hz的二次諧波來(lái)說(shuō),要有-41.7dB的衰減,要經(jīng)過(guò)2個(gè)10倍頻;也就是截止頻率要設(shè)在1.2Hz處;這對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)很不利;如果截止頻率為10~20Hz左右,比較合適.對(duì)于交流成分來(lái)說(shuō),圖2.20的傳遞函數(shù)可寫為:
(2-21)
比例系數(shù)K=R62/Rin.如果比例系數(shù)小于1,波特圖上幅頻曲線始終小于0.所以只要K足夠小,在截止頻率的10倍頻時(shí),交流成分的衰減也能達(dá)到-40dB.假設(shè)20*㏒K=-21.7dB,那么截止頻率就是12Hz;這時(shí)K=0.082,由Rin=1280k得R62=105k歐.截止頻率為10Hz(對(duì)應(yīng)100Hz得10倍頻),從10Hz經(jīng)過(guò)-20dB得衰減到120Hz,衰減得幅值大約是22.5dB;這就要求: 20*㏒K=-19.2dB
解得 K=0.11
R62=0.11*1280k=140k歐
該電源電路中R62=150k歐;因?yàn)榻刂诡l率是10Hz,由
得
C52=1/(2*3.14*f*R62)
=1/(2*3.14*10*150k)
=100nF
該電源電路中C52=33nF,這相當(dāng)于把截止頻率降低3倍,為3Hz.同時(shí),R62兩端并聯(lián)一個(gè)二極管D31和穩(wěn)壓管ZD1的串聯(lián);考慮到Vaout輸出范圍是0.1~6V,Vsense在3V左右,以及開始時(shí)的暫態(tài);穩(wěn)壓管ZD1的電壓取值約4.6~5V.
(個(gè)人認(rèn)為,該電容值選擇范圍很寬,1uF~10nF,基本可以,因?yàn)檫\(yùn)放得輸入端有一個(gè)接地電阻,相當(dāng)于也衰減交流成分;不過(guò)電容取小,動(dòng)態(tài)響應(yīng)過(guò)于激烈,電容望大取,可以使動(dòng)態(tài)響應(yīng)變緩.IT公司得推導(dǎo)省略很多,也存在近似計(jì)算;至少我沒有看得很懂;以上推導(dǎo),結(jié)果和IT公司得UC3855A/B high performance power factor preregulator 論述得結(jié)果相似,但推導(dǎo)過(guò)程相差很大.與該電源電源參數(shù)選擇有較大差異,可能該電源根據(jù)工程測(cè)試結(jié)果進(jìn)行調(diào)整.)
乘法器的總結(jié):縱觀乘法器的3個(gè)輸入和輸出,只有C是半波正弦信號(hào).A、B從理論上來(lái)說(shuō)是直流信號(hào),電路中是經(jīng)過(guò)低通濾波后的信號(hào),包含二次諧波成分.A可以看成輸出電壓反饋,B是輸入交流信號(hào)的有效值(近似).C就是輸入的半波正弦電流信號(hào).當(dāng)輸入電壓增加x倍時(shí),B增加 倍,C增加x倍;D值減小x倍;與電流比較時(shí),相當(dāng)于讓正弦電流也減小x倍.在這種情況下,輸入功率Pin為:
Pin=Uin2*Iin2
=x*Uin1*Iin1/x
=Uin1*Iin1 (2-23)
Uin1:電壓變化前的電壓有效值
Iin1 :電壓變化前的電流有效值
Uin2:電壓變化后的電壓有效值
Iin2 :電壓變化后的電流有效值
這就保證了輸入電壓變化時(shí),輸入功率保持不變.電路中D信號(hào)一般小于1V.
電流合成電路:
(主回路及互感器和UC3855內(nèi)部結(jié)合圖)電感電壓為U,PFC輸出電壓Uo,電流互感器的輸出電阻R,電容C,電路合成器的電容CI,電流互感器匝比N.電感中的電流變化率:
(2-25)
電流互感器的付邊有:
2-26
2-27
所以:
2-28
(2-25)、(2-27)帶入(2-28)得
(2-29)
根據(jù)UC3855原理圖可得
(2-30)
在電壓過(guò)零點(diǎn)時(shí),B=0,U=0,這時(shí)把(2-30)代入(2-29)得
(2-31)
注:因?yàn)?數(shù)值是負(fù)的,因?yàn)槠潆妷褐禍p少,所以2-31式中把Uo的負(fù)號(hào)抵消.以上推導(dǎo)是基于電容CI的電流全部通過(guò)C泄放,UC3855內(nèi)部的三極管的e極電流主要是電源提供,且電流放大倍數(shù)很大,這樣基極電流可以忽略.
在應(yīng)用中,電流互感器的匝比一般為50~200:1;該電源電路中,取160:1.
Rvs的取值如下:因?yàn)樵陔娐愤\(yùn)行時(shí),Rvs端電壓和Vsense電壓相等,為3V.根據(jù)電流合成器的原理知:
(2-32)
正常運(yùn)行最大值500uA左右,要保證C大于零,所以(2-32)式要大于零,即
(2-33)
該電源電路中, .
由于電流合成器的輸出有一個(gè)20mV的偏置,所以要求乘法器的輸出端最小是20mV,所以在IMO的輸出端通過(guò)7.5V的參考電壓提供一個(gè)偏置,Rimo=3.3k,所以串聯(lián)的電阻是1.2M歐以提供20mV偏置電壓.
電流環(huán)控制電路
電流環(huán)控制電路相當(dāng)于增加一個(gè)雙極點(diǎn)單零點(diǎn)環(huán)節(jié),一個(gè)極點(diǎn)在原點(diǎn).該環(huán)節(jié)適合于只有一個(gè)極點(diǎn)的補(bǔ)償,適合所有電流型控制和非連續(xù)方式電壓型控制.穿越頻率位于 和 之間,使系統(tǒng)在工作頻率范圍內(nèi),增益穩(wěn)定;在低頻時(shí),增益很大;頻率高于 后,對(duì)信號(hào)成-20dB的衰減.系統(tǒng)新增的零極點(diǎn)分別是
零點(diǎn) 的位置要比 更靠近原點(diǎn),也就是 ,這樣系統(tǒng)才更加穩(wěn)定.因?yàn)樵撾娫吹腜FC頻率是80kHz左右,所以 <80kHz, >80kHz(圖2-30)
圖2-30 電流環(huán)控制電路及其幅頻特性
注:因?yàn)閷?duì)開關(guān)電源系統(tǒng)的傳遞函數(shù)及控制分析不熟悉,所以對(duì)相關(guān)資料的分析不理解,IT公司材料的分析有很多的近似計(jì)算;以下分析僅以個(gè)人的理解來(lái)初步解釋該電路
對(duì)于該控制環(huán)節(jié),對(duì)于120Hz的信號(hào),增益非常大.因?yàn)樵撦斎胧?V以下的信號(hào),控制PFC的輸出375V;這個(gè)中間就有一個(gè)300多倍的關(guān)系.所以對(duì)于120Hz的信號(hào)該環(huán)節(jié)的放大倍數(shù)要有400倍左右;也就是52dB的增益.這相當(dāng)于2.3倍的10倍頻.也就是30kHz左右是0dB時(shí),以20dB衰減的幅頻特性在120Hz時(shí),是52dB的增益.如果原來(lái)系統(tǒng)的穿越頻率是30kHz,那么系統(tǒng)的放大倍數(shù)合適.加入電流控制環(huán)節(jié),能使穿越頻率附近的幅頻特性近似相等,且相角裕量也足夠,在10kHz以上的信號(hào),增益是2倍左右.(在375V輸出情況下,控制環(huán)節(jié)的放大倍數(shù)2倍左右.)基于此,2個(gè)轉(zhuǎn)折頻率選擇如下 , =120kHz;所以該電源的電路參數(shù)選擇如下:
R48 = 5.1k ( )
R49 = 3.3k
C58 =2.2nF ( )
C57 =0.22pF ( )
0
回復(fù)
@crete
畢竟是人家公司的東西,不方便上傳.個(gè)人認(rèn)為大公司出的帶PFC電路的DCDC結(jié)構(gòu)差別不會(huì)很大,不過(guò)我僅看過(guò)一家的,不知對(duì)否.各位有機(jī)會(huì)可以拆開一家的看看. 下面是我對(duì)PFC控制芯片的理解,僅供對(duì)此感興趣的初學(xué)者參考.由于這是本人第一次做開關(guān)電源的設(shè)計(jì),所以有很多不能說(shuō)的很明白.附件的是下面文件的word文檔,有2張圖.由于這段文字是本人的理解所以不涉及他人公司機(jī)密;不過(guò)PFC的原理圖就不能貼出來(lái)了,如果參照ti的uc3855的手冊(cè),能夠明白下面的一些參數(shù). 該電源的控制電源是top244p做的,測(cè)試過(guò)程中出了很多問題;在此就不多說(shuō)了. 2.3.2PFC控制電路/uc3855周邊器件選擇(每個(gè)功能要畫原理圖)電感設(shè)計(jì): 最大線電流峰值 Ipk=1.414*Pout/0.95/Vin(min) =1.414*1550/0.95/85 =27A 紋波電流 △I=0.4*Ipk=11A 占空比 D=(Vout-1.414*Vin(min))/Vout =(375-120)/375=0.68 開關(guān)頻率 f=80kHz 電感 L=1.414*Vin(min)*D/(f*△I) = 120*0.68/(80kHz*11) =0.093mH 該電源電路中,電感取0.1mH.振蕩電容CT: CT=1/(11200*70kHz)=1.27nF 該電源電路中,電容取1nF+470pF乘法器電路: a前饋電路的分壓電路設(shè)定在最低線電壓時(shí)(85VAC)Vrms=1.5V 一般情況下Vrms輸入范圍:0~5.5V 電阻分壓比:divider=85*0.9/1=51:1(電壓有效值與平均值之比是0.9)設(shè)分壓電阻的輸出部分是R36=17.8k歐,整個(gè)分流電阻 Rtotal=51*17.8k=907.8k取 R35=90.9k歐 Rt=907.8-17.8-90.9=810k歐這樣R32~R34取270k歐,考慮到分散電壓應(yīng)力,分壓電路單個(gè)電阻值不能取太大,考慮分成幾個(gè)小阻值串聯(lián).濾波電路的截止頻率設(shè)定在fp=18Hz: C40=1/(2*3.14*fp*REQ)=1/(2*3.14*18*95.8k)=92nF 這里 REQ=Rt//(R35+R36) C41=1/(2*3.14*fp*R36)=1/(2*3.14*18*17.8k)=497nF電路中C40=100nF,C41=470nF注:截止頻率的設(shè)定概述(個(gè)人分析,和相關(guān)資料不同):UC3855的Vrms輸入從理論上說(shuō)應(yīng)該是一個(gè)直流電壓信號(hào),而輸入信號(hào)是100~120Hz的正弦半波信號(hào).所以要通過(guò)濾波器衰減,從工程上來(lái)說(shuō),二階濾波器是最佳的選擇:具有合適的衰減倍數(shù),快速的響應(yīng)速度.最簡(jiǎn)單的二階電路用2個(gè)電容和電阻組成,即兩個(gè)RC濾波電路串聯(lián).理想狀態(tài)是這兩個(gè)濾波電路的截止頻率近似相等.考慮到實(shí)際的信號(hào)頻率是100~120HZ,和適當(dāng)?shù)捻憫?yīng)速度,截止頻率選擇20Hz左右是比較合適的;理想狀態(tài)下二階電路對(duì)120Hz的信號(hào)衰減達(dá)50倍左右.在設(shè)計(jì)二階RC濾波電路時(shí)可以通過(guò)仿真軟件進(jìn)行參數(shù)的設(shè)置,以得到最佳的動(dòng)態(tài)響應(yīng)和100~120Hz諧波的衰減.在設(shè)置電路時(shí),兩個(gè)RC濾波電路的參數(shù)相差倍數(shù)越大越好,避免近似相等,負(fù)載電阻設(shè)計(jì)要合適,不能太小.該電源的截止頻率選擇18Hz.兩個(gè)RC電路的截止頻率分別是: f1=1/(R32+R33+R34)*C40 = 1/(270k*3*0.1u) = 12Hz f2=1/(R35*C41) =1/(90.9k*0.47u) =23Hz如果通過(guò)傳遞函數(shù)計(jì)算,實(shí)際2者的截止頻率有點(diǎn)偏差,但不影響控制.仿真電路通過(guò)波特圖設(shè)置濾波電路參數(shù),盡量使兩個(gè)截止頻率靠近.使電路的輸出近似為直流電壓即可. b電流參考輸入IAC 因?yàn)镮iac的輸入電流要求小于1mA,這樣乘法器才工作在線型區(qū).一般設(shè)定Iiac=500uA對(duì)應(yīng)最大線電壓.這樣,Iiac端輸入電阻為: R=1.414*270/500uA =764k歐 JW1500W電源取R=800k歐,用4個(gè)200k歐電阻串聯(lián)(R37~R40),目的是分散各電阻上的電壓應(yīng)力.c乘法器輸出端電阻Rimo Rimo的計(jì)算:當(dāng)線電壓最小時(shí),該管腳輸出最大,一般設(shè)為1V.這時(shí)Iiac=150uA;因?yàn)閂ea最大輸出是6V,根據(jù)乘法器方程有: 1V/Rimo=Iiac*(Vea-1.5)/(Vvrms*Vvrms) Rimo =1.5*1.5/(150uA*(6-1.5))=3.3k歐 電路中,Rimo兩端應(yīng)并聯(lián)一個(gè)1nF的高頻旁路電容,它對(duì)120Hz的乘法器信號(hào)影響甚微.d電壓反饋電路: Vaout輸出范圍是1.5~6V,低于1.5V時(shí),乘法器不工作,PWM輸出被封鎖.電壓反饋直接影響PFC的輸出電壓;如果設(shè)定PFC的輸出紋波小于1.5%.根據(jù)已知參數(shù)計(jì)算輸出的紋波值: Vo(pk)=Pin*Xco/Vo =1550/(375*2*3.14*120*0.6u) =9.14V=18.28Vp-pPin:輸入功率Xco:輸出電容的阻抗Vo:PFC輸出電壓 電壓誤差放大器對(duì)二次諧波的增益為: Gva=△Vvao*1.5%/9.14=5*0.015/9.14=0.0082 (2-20)輸入電阻值一般情況考慮其功率為0.25W或0.5W,在這個(gè)功耗下,確定輸入電阻.輸出電壓Vo=375V,如果是0.5W電阻,則實(shí)際功率低于0.2W;設(shè)為0.1W.電阻值為 Rin=375*375/0.1W=1406k歐該電源中Rin取1280k歐,用4個(gè)270k和一個(gè)200k電阻串聯(lián)而成,這樣能減小電阻上的電壓應(yīng)力(布線時(shí)要成一條直線).在輸出電壓375V時(shí),Vsense輸入電壓要接近3V,略低于3V,這樣Vaout輸出是一個(gè)大于稍大于1.5V的電壓.如果高于3V,Vaout就小于1.5V,乘法器不工作.PWM停止輸出波形.由此確定電阻R64;如果375V是R64端電壓是2.9V: R64=1280k*2.9V/375V=9.9k歐該電源電路中R64取10k歐.并且并聯(lián)一個(gè)1nF的高頻旁路電容.積分電容C52的確定(圖2.20): 圖2.20電壓環(huán)控制交流輸入等效電路因?yàn)閂in的直流成分在運(yùn)放的反相端接近3V;而交流成分由于有C52存在,會(huì)影響Vout的輸出,交流成分的衰減與直流成分的衰減比不相等.根據(jù)(2-20)式,二次諧波的交流成分的輸入衰減要達(dá)到:20*㏒0.0082=-41.7dB對(duì)于單極點(diǎn)的的傳函來(lái)說(shuō),大于截止頻率的信號(hào)以-20dB斜率衰減.對(duì)于120Hz的二次諧波來(lái)說(shuō),要有-41.7dB的衰減,要經(jīng)過(guò)2個(gè)10倍頻;也就是截止頻率要設(shè)在1.2Hz處;這對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)很不利;如果截止頻率為10~20Hz左右,比較合適.對(duì)于交流成分來(lái)說(shuō),圖2.20的傳遞函數(shù)可寫為: (2-21)比例系數(shù)K=R62/Rin.如果比例系數(shù)小于1,波特圖上幅頻曲線始終小于0.所以只要K足夠小,在截止頻率的10倍頻時(shí),交流成分的衰減也能達(dá)到-40dB.假設(shè)20*㏒K=-21.7dB,那么截止頻率就是12Hz;這時(shí)K=0.082,由Rin=1280k得R62=105k歐.截止頻率為10Hz(對(duì)應(yīng)100Hz得10倍頻),從10Hz經(jīng)過(guò)-20dB得衰減到120Hz,衰減得幅值大約是22.5dB;這就要求:20*㏒K=-19.2dB解得 K=0.11 R62=0.11*1280k=140k歐該電源電路中R62=150k歐;因?yàn)榻刂诡l率是10Hz,由 得 C52=1/(2*3.14*f*R62) =1/(2*3.14*10*150k) =100nF該電源電路中C52=33nF,這相當(dāng)于把截止頻率降低3倍,為3Hz.同時(shí),R62兩端并聯(lián)一個(gè)二極管D31和穩(wěn)壓管ZD1的串聯(lián);考慮到Vaout輸出范圍是0.1~6V,Vsense在3V左右,以及開始時(shí)的暫態(tài);穩(wěn)壓管ZD1的電壓取值約4.6~5V.(個(gè)人認(rèn)為,該電容值選擇范圍很寬,1uF~10nF,基本可以,因?yàn)檫\(yùn)放得輸入端有一個(gè)接地電阻,相當(dāng)于也衰減交流成分;不過(guò)電容取小,動(dòng)態(tài)響應(yīng)過(guò)于激烈,電容望大取,可以使動(dòng)態(tài)響應(yīng)變緩.IT公司得推導(dǎo)省略很多,也存在近似計(jì)算;至少我沒有看得很懂;以上推導(dǎo),結(jié)果和IT公司得UC3855A/Bhighperformancepowerfactorpreregulator論述得結(jié)果相似,但推導(dǎo)過(guò)程相差很大.與該電源電源參數(shù)選擇有較大差異,可能該電源根據(jù)工程測(cè)試結(jié)果進(jìn)行調(diào)整.) 乘法器的總結(jié):縱觀乘法器的3個(gè)輸入和輸出,只有C是半波正弦信號(hào).A、B從理論上來(lái)說(shuō)是直流信號(hào),電路中是經(jīng)過(guò)低通濾波后的信號(hào),包含二次諧波成分.A可以看成輸出電壓反饋,B是輸入交流信號(hào)的有效值(近似).C就是輸入的半波正弦電流信號(hào).當(dāng)輸入電壓增加x倍時(shí),B增加倍,C增加x倍;D值減小x倍;與電流比較時(shí),相當(dāng)于讓正弦電流也減小x倍.在這種情況下,輸入功率Pin為: Pin=Uin2*Iin2 =x*Uin1*Iin1/x =Uin1*Iin1 (2-23) Uin1:電壓變化前的電壓有效值Iin1:電壓變化前的電流有效值Uin2:電壓變化后的電壓有效值Iin2:電壓變化后的電流有效值這就保證了輸入電壓變化時(shí),輸入功率保持不變.電路中D信號(hào)一般小于1V.電流合成電路:(主回路及互感器和UC3855內(nèi)部結(jié)合圖)電感電壓為U,PFC輸出電壓Uo,電流互感器的輸出電阻R,電容C,電路合成器的電容CI,電流互感器匝比N.電感中的電流變化率: (2-25)電流互感器的付邊有: 2-26 2-27所以: 2-28(2-25)、(2-27)帶入(2-28)得 (2-29)根據(jù)UC3855原理圖可得 (2-30)在電壓過(guò)零點(diǎn)時(shí),B=0,U=0,這時(shí)把(2-30)代入(2-29)得 (2-31)注:因?yàn)閿?shù)值是負(fù)的,因?yàn)槠潆妷褐禍p少,所以2-31式中把Uo的負(fù)號(hào)抵消.以上推導(dǎo)是基于電容CI的電流全部通過(guò)C泄放,UC3855內(nèi)部的三極管的e極電流主要是電源提供,且電流放大倍數(shù)很大,這樣基極電流可以忽略.在應(yīng)用中,電流互感器的匝比一般為50~200:1;該電源電路中,取160:1.Rvs的取值如下:因?yàn)樵陔娐愤\(yùn)行時(shí),Rvs端電壓和Vsense電壓相等,為3V.根據(jù)電流合成器的原理知: (2-32)正常運(yùn)行最大值500uA左右,要保證C大于零,所以(2-32)式要大于零,即 (2-33)該電源電路中, .由于電流合成器的輸出有一個(gè)20mV的偏置,所以要求乘法器的輸出端最小是20mV,所以在IMO的輸出端通過(guò)7.5V的參考電壓提供一個(gè)偏置,Rimo=3.3k,所以串聯(lián)的電阻是1.2M歐以提供20mV偏置電壓. 電流環(huán)控制電路電流環(huán)控制電路相當(dāng)于增加一個(gè)雙極點(diǎn)單零點(diǎn)環(huán)節(jié),一個(gè)極點(diǎn)在原點(diǎn).該環(huán)節(jié)適合于只有一個(gè)極點(diǎn)的補(bǔ)償,適合所有電流型控制和非連續(xù)方式電壓型控制.穿越頻率位于和之間,使系統(tǒng)在工作頻率范圍內(nèi),增益穩(wěn)定;在低頻時(shí),增益很大;頻率高于后,對(duì)信號(hào)成-20dB的衰減.系統(tǒng)新增的零極點(diǎn)分別是 零點(diǎn)的位置要比更靠近原點(diǎn),也就是,這樣系統(tǒng)才更加穩(wěn)定.因?yàn)樵撾娫吹腜FC頻率是80kHz左右,所以80kHz(圖2-30)圖2-30電流環(huán)控制電路及其幅頻特性注:因?yàn)閷?duì)開關(guān)電源系統(tǒng)的傳遞函數(shù)及控制分析不熟悉,所以對(duì)相關(guān)資料的分析不理解,IT公司材料的分析有很多的近似計(jì)算;以下分析僅以個(gè)人的理解來(lái)初步解釋該電路對(duì)于該控制環(huán)節(jié),對(duì)于120Hz的信號(hào),增益非常大.因?yàn)樵撦斎胧?V以下的信號(hào),控制PFC的輸出375V;這個(gè)中間就有一個(gè)300多倍的關(guān)系.所以對(duì)于120Hz的信號(hào)該環(huán)節(jié)的放大倍數(shù)要有400倍左右;也就是52dB的增益.這相當(dāng)于2.3倍的10倍頻.也就是30kHz左右是0dB時(shí),以20dB衰減的幅頻特性在120Hz時(shí),是52dB的增益.如果原來(lái)系統(tǒng)的穿越頻率是30kHz,那么系統(tǒng)的放大倍數(shù)合適.加入電流控制環(huán)節(jié),能使穿越頻率附近的幅頻特性近似相等,且相角裕量也足夠,在10kHz以上的信號(hào),增益是2倍左右.(在375V輸出情況下,控制環(huán)節(jié)的放大倍數(shù)2倍左右.)基于此,2個(gè)轉(zhuǎn)折頻率選擇如下,=120kHz;所以該電源的電路參數(shù)選擇如下: R48=5.1k ( ) R49=3.3kC58=2.2nF ()C57=0.22pF ()
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初學(xué)者可以到下面的鏈接里把1983-2004年的研討會(huì)的資料都下載,看完,理解,特別是磁路理論.個(gè)人認(rèn)為能做小功率開關(guān)電源了.
http://focus.ti.com/analog/docs/training.tsp?familyId=64
本人主要從事大功率電源研究,開關(guān)電源僅是興趣而做.不過(guò)做好開關(guān)電源很難,很多知識(shí)必須知道!建議有能力者好好看看《電磁學(xué)》和《高電壓工程》這兩本書,很有幫助,最好看非大陸人寫的.
做工程要有理論指導(dǎo),任何錯(cuò)誤或現(xiàn)象都能用理論解釋,如果你解釋不了就證明你還沒有學(xué)好.這是本人的經(jīng)驗(yàn).
初學(xué)者還是多看書吧,你們能很快趕上那些不繼續(xù)學(xué)習(xí)的前輩們的.
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@crete
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崇拜你!有時(shí)間多向你討教!
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謝謝了,以后還請(qǐng)多多指教!
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