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一個大功率的buck電路,高手請進!

我是個電源新手,接到一個項目,制作大功率的汽車電源,

要求:用buck電路實現(xiàn),輸入70V,輸出12V/5kW,紋波100mV。

我們使用的是賽米控的IGBT模塊,開關(guān)頻率在50kHz,使用的電感為外加工的磁芯電感,180uH,電容為進口的超級電容,0.5F。

在調(diào)試時,先接入10A的負載,發(fā)現(xiàn)整個波形很差,如下圖:

 

這才10A的,如果到額定的怎么辦呢。

肯請高手指點:

(1)為什么波形這么差,會不會是電感不行?

(2)電感和電容的取值會不會不合適?

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zhgr
LV.5
2
2013-07-27 14:27
12V 5KW輸入峰值電流在400-500A,也許同步BUCK都不是一個適合的方案,有一定的難度,可以考慮下其他方案。
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fzsundk
LV.1
3
2013-07-27 22:12
@zhgr
12V5KW輸入峰值電流在400-500A,也許同步BUCK都不是一個適合的方案,有一定的難度,可以考慮下其他方案。
我建議你采用多相交錯并聯(lián)方式,解決你這項目。否則是有相當(dāng)大的困難。
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zzkjim
LV.1
4
2013-07-29 08:17
@fzsundk
我建議你采用多相交錯并聯(lián)方式,解決你這項目。否則是有相當(dāng)大的困難。

謝謝給小弟指明方向,還請教如果采用多相交錯并聯(lián)方式,可不可以用現(xiàn)成的集成芯片,如果有選哪個型號的比較好?

還有,針對現(xiàn)有的buck電路調(diào)試出現(xiàn)的問題,需要怎樣去改進?或者有什么樣的調(diào)試方案?

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btma
LV.8
5
2013-07-29 23:41

新手能做這個電源,真牛!難度很大,交錯并聯(lián)是個辦法,還是感覺很棘手。

超級電容是需要串聯(lián)的吧?

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xzszrs
LV.11
6
2013-07-30 09:20
壓差比較大,輸出功率也比較大,要是負載比較昂貴,萬一BUCK回路的開關(guān)管擊穿,后果很嚴重。建議還是用全橋+同步整流比較安全可靠,還提高了開關(guān)管的利用率。
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fzsundk
LV.1
7
2013-07-30 10:31
@zzkjim
謝謝給小弟指明方向,還請教如果采用多相交錯并聯(lián)方式,可不可以用現(xiàn)成的集成芯片,如果有選哪個型號的比較好?還有,針對現(xiàn)有的buck電路調(diào)試出現(xiàn)的問題,需要怎樣去改進?或者有什么樣的調(diào)試方案?

我們電腦主板電源就是這拓撲結(jié)構(gòu)。我采用的是HIP6301主芯片,它可以手工焊接。因我輸出電壓較高,我沒有采用同步整流技術(shù)。請記住要采用開關(guān)功率管保護,否則就會像xzszrs所說的那樣后果很嚴重。

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zzkjim
LV.1
8
2013-07-30 17:01
@xzszrs
壓差比較大,輸出功率也比較大,要是負載比較昂貴,萬一BUCK回路的開關(guān)管擊穿,后果很嚴重。建議還是用全橋+同步整流比較安全可靠,還提高了開關(guān)管的利用率。

哎,是很有難度,現(xiàn)在都不知道從何下手了。我們現(xiàn)在產(chǎn)品空間比較小,改其他的方案的話空間怕不夠哦。

我們用的超級電容是5F/2.7V的,10個串聯(lián)著用的。

高手指教:

(1)電流波動這么大,是不是電感的儲能不足哦?

(2)用超級電容如其ESR比較小,會不會使紋波電流很大,使波形不穩(wěn)定哦?

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btma
LV.8
9
2013-07-30 18:35
@zzkjim
哎,是很有難度,現(xiàn)在都不知道從何下手了。我們現(xiàn)在產(chǎn)品空間比較小,改其他的方案的話空間怕不夠哦。我們用的超級電容是5F/2.7V的,10個串聯(lián)著用的。高手指教:(1)電流波動這么大,是不是電感的儲能不足哦?(2)用超級電容如其ESR比較小,會不會使紋波電流很大,使波形不穩(wěn)定哦?

超級電容串聯(lián)若管子擊穿,電容也就報銷了。因此不建議用超級電容。

電感是用什么磁芯?計算一下才能判斷是否儲能不足。

感覺這方案的LC不是很匹配,請按BUCK公式計算確認。

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zzkjim
LV.1
10
2013-07-31 08:57
@btma
超級電容串聯(lián)若管子擊穿,電容也就報銷了。因此不建議用超級電容。電感是用什么磁芯?計算一下才能判斷是否儲能不足。感覺這方案的LC不是很匹配,請按BUCK公式計算確認。

根據(jù)公式:

 

輸入電壓Ui=70V,輸出電壓U0=12V

開關(guān)頻率f=50kHz,紋波電流希望控制在5A

計算得到L=40uH

紋波電壓為100mV

那么電容的串聯(lián)等效電阻Rc=100mV/5A=20mΩ

一般電容的Rc*C為一定的值,約為75uΩ,所以取25mΩ/3000u。

由于電流比較大,所以需要進行電容的串并聯(lián)方式來實現(xiàn)。

以上為按公式計算得到,不知道這些公式是不是正確?

現(xiàn)在我選擇的值遠超過這些值,波形還是很差。嚴重懷疑電感的儲能不足。

這是外加工,我們也沒有很好的檢驗手段。

請教,這么大電流的電感加工起來是不是很難呢?還有一個我最關(guān)心的問題,用BUCK電路來做這個電源,但實際到底行不行?如果行的話,這個電路的難點在哪里?

請各位大大賜教?。?!

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xzszrs
LV.11
11
2013-07-31 11:59
@zzkjim
根據(jù)公式:[圖片] 輸入電壓Ui=70V,輸出電壓U0=12V開關(guān)頻率f=50kHz,紋波電流希望控制在5A計算得到L=40uH紋波電壓為100mV那么電容的串聯(lián)等效電阻Rc=100mV/5A=20mΩ一般電容的Rc*C為一定的值,約為75uΩ,所以取25mΩ/3000u。由于電流比較大,所以需要進行電容的串并聯(lián)方式來實現(xiàn)。以上為按公式計算得到,不知道這些公式是不是正確?現(xiàn)在我選擇的值遠超過這些值,波形還是很差。嚴重懷疑電感的儲能不足。這是外加工,我們也沒有很好的檢驗手段。請教,這么大電流的電感加工起來是不是很難呢?還有一個我最關(guān)心的問題,用BUCK電路來做這個電源,但實際到底行不行?如果行的話,這個電路的難點在哪里?請各位大大賜教?。。?/span>

BUCK實際是可以的,但初學(xué)者不一定做得成功。

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btma
LV.8
12
2013-07-31 21:47
@zzkjim
根據(jù)公式:[圖片] 輸入電壓Ui=70V,輸出電壓U0=12V開關(guān)頻率f=50kHz,紋波電流希望控制在5A計算得到L=40uH紋波電壓為100mV那么電容的串聯(lián)等效電阻Rc=100mV/5A=20mΩ一般電容的Rc*C為一定的值,約為75uΩ,所以取25mΩ/3000u。由于電流比較大,所以需要進行電容的串并聯(lián)方式來實現(xiàn)。以上為按公式計算得到,不知道這些公式是不是正確?現(xiàn)在我選擇的值遠超過這些值,波形還是很差。嚴重懷疑電感的儲能不足。這是外加工,我們也沒有很好的檢驗手段。請教,這么大電流的電感加工起來是不是很難呢?還有一個我最關(guān)心的問題,用BUCK電路來做這個電源,但實際到底行不行?如果行的話,這個電路的難點在哪里?請各位大大賜教啊?。?/span>

417A的電流,電感可能很難做,也許要用中空的銅管加液冷。而且輸出電壓低、電感量小,工藝也難,任何一點引線電感都會產(chǎn)生影響。

還是設(shè)計8~10個模塊,并聯(lián)輸出比較可行。

當(dāng)然上面軍長說用移相全橋+同步整流的方案更好!畢竟輸入電壓有70V呢。

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zzkjim
LV.1
13
2013-08-01 21:22
@btma
417A的電流,電感可能很難做,也許要用中空的銅管加液冷。而且輸出電壓低、電感量小,工藝也難,任何一點引線電感都會產(chǎn)生影響。還是設(shè)計8~10個模塊,并聯(lián)輸出比較可行。當(dāng)然上面軍長說用移相全橋+同步整流的方案更好!畢竟輸入電壓有70V呢。
謝謝各位大俠了!重新更改方案,一定要做出這個電源來。
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32768
LV.6
14
2019-06-04 16:28
@zzkjim
謝謝各位大俠了!重新更改方案,一定要做出這個電源來。
建議采用LM25119,可以多個并聯(lián)使用。
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