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【我是工程師第二季】準(zhǔn)諧振+同步整流 12V2A輸出,目標(biāo)效率86%

輸入:AC176-242V     

輸出:12V2A

效率:86%(目標(biāo))【46貼:第一次測試90%

紋波:≤80mv

    以前沒做過準(zhǔn)諧振,這次找個小功率試一下。準(zhǔn)諧振芯片用的ICE2QS03G。

    上傳一份準(zhǔn)諧振芯片ICE2QS03G的datasheet。

ICE2QS03G.pdf

     

全部回復(fù)(119)
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hellbaron
LV.6
2
2016-04-09 14:23

  我分析一下準(zhǔn)諧振,供大家參考,有什么不對的地方歡迎拍磚!

    說準(zhǔn)諧振得先說反激:

    圖1所示為反激式開關(guān)電源的基本電路原理圖,VT為開關(guān)管。Lp為初級電感量,包括Lm和Lk(漏感)。D1為整流管。Vin為輸入的直流電壓。Cd代表漏-源總的電容,包括MOS開關(guān)管D-S電容,變壓器線圈的寄生電容和電路中其他的離散電容。

   圖2為反激電源的工作波形。對于反激式開關(guān)電源,開關(guān)管是在電流最大時關(guān)斷的,因而會產(chǎn)生關(guān)斷損耗。對于工作與CCM模式的電源,MOS管開通電壓為Vin;對于DCM來說,MOS管的導(dǎo)通發(fā)生在震蕩的任何情況,可能是谷底也可能在峰頂。這樣損耗都比較大。

    圖3、4、5為準(zhǔn)諧振Vds波形,從圖中能看出,MOS管是在震蕩的谷底開通,這樣就減少了開通損耗。準(zhǔn)諧振芯片就是檢測Vds震蕩波形的谷底,控制MOS管在谷底導(dǎo)通,這樣比普通的反激導(dǎo)通損耗低。(有的文章說如果設(shè)計的好還可以降低關(guān)斷損耗,這點我不認(rèn)同,有哪位大神可以給解惑么?)我認(rèn)為準(zhǔn)諧振不能減少關(guān)斷損耗。

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hellbaron
LV.6
3
2016-04-09 16:06

    以前沒接觸過準(zhǔn)諧振,所以DATASHEET對我來說很重要。

特點

    除了低負(fù)載的情況,都工作在準(zhǔn)諧振模式。

    為了獲得低的待機(jī)功耗,在輕載或沒有負(fù)載的情況下工作在主動突發(fā)模式。

    隨著負(fù)載的減小頻率降低。

    啟動單元,開機(jī)后給VCC恒流充電。

    內(nèi)置數(shù)字軟啟動。

    檢測校正和逐周期電流峰值限制。

    VCC過壓、欠壓,電路開環(huán)、過載保護(hù),可自動重啟。

    可調(diào)的輸出過壓保護(hù)和線圈短路保護(hù)都是鎖存模式。

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xzbcc
LV.1
4
2016-04-09 16:30
@hellbaron
  以前沒接觸過準(zhǔn)諧振,所以DATASHEET對我來說很重要。[圖片]特點    除了低負(fù)載的情況,都工作在準(zhǔn)諧振模式。    為了獲得低的待機(jī)功耗,在輕載或沒有負(fù)載的情況下工作在主動突發(fā)模式。    隨著負(fù)載的減小頻率降低。    啟動單元,開機(jī)后給VCC恒流充電。    內(nèi)置數(shù)字軟啟動。    檢測校正和逐周期電流峰值限制。    VCC過壓、欠壓,電路開環(huán)、過載保護(hù),可自動重啟。    可調(diào)的輸出過壓保護(hù)和線圈短路保護(hù)都是鎖存模式。
您好,講的很到位,只是初學(xué)者的我有個問題,諧振時,不是應(yīng)該有諧振電流嗎?為什么看波形,諧振電流或者沒有,或者只有一個大尖峰,在諧振發(fā)生過程中,電流難道不是一直存在的嗎?
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hellbaron
LV.6
5
2016-04-09 17:05
@xzbcc
您好,講的很到位,只是初學(xué)者的我有個問題,諧振時,不是應(yīng)該有諧振電流嗎?為什么看波形,諧振電流或者沒有,或者只有一個大尖峰,在諧振發(fā)生過程中,電流難道不是一直存在的嗎?

    其實是有諧振電流的,只不過很小。你是看的圖4、5吧,那個電流波形是測的初級Rsense的兩端電壓,Rsense本身比較小,所以顯示不出來。我是這樣理解的。

    普通反激也是有震蕩的,它的導(dǎo)通不一定在谷底。準(zhǔn)諧振就是檢測到震蕩的谷底,控制MOS在谷底導(dǎo)通,來減少損耗。

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hellbaron
LV.6
6
2016-04-09 17:25

    引腳:

    和普通的反激芯片差不多,就是1腳:過零檢測不一樣。他是通過檢測輔助繞組線圈上的電壓(注意不是VCC),來判斷是否震蕩到谷底。

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hellbaron
LV.6
7
2016-04-09 21:06

上傳一份原理圖。

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tonyleu
LV.7
8
2016-04-10 10:44
@hellbaron
[圖片]上傳一份原理圖。[圖片]
盡量把Vor取大點。繼續(xù)關(guān)注。。。
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hellbaron
LV.6
9
2016-04-10 20:56
@tonyleu
盡量把Vor取大點。繼續(xù)關(guān)注。。。
    對,Vor(反射電壓)取值越大大,振蕩的波谷就越低。這樣開關(guān)MOS導(dǎo)通電壓就低,損耗就低了。
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konglingzhi
LV.6
10
2016-04-11 08:59
好奢侈,好像有客戶用反激+肖特基也做到這個效率
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2016-04-11 09:57
加高亮  樓主繼續(xù)繼續(xù)
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hellbaron
LV.6
12
2016-04-11 10:08
@konglingzhi
好奢侈,好像有客戶用反激+肖特基也做到這個效率
    以前沒做過準(zhǔn)諧振,這次不知道能做成什么樣子,可能連86%也到不了呢。
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hellbaron
LV.6
13
2016-04-11 10:24
     開始布局:這是基本布局,可能還會有改動。投板之前都有可能改。

                                                      布局1

                                                                     布局2       

                                                                    布局3

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xzbcc
LV.1
14
2016-04-11 10:38
@hellbaron
  其實是有諧振電流的,只不過很小。你是看的圖4、5吧,那個電流波形是測的初級Rsense的兩端電壓,Rsense本身比較小,所以顯示不出來。我是這樣理解的。[圖片]  普通反激也是有震蕩的,它的導(dǎo)通不一定在谷底。準(zhǔn)諧振就是檢測到震蕩的谷底,控制MOS在谷底導(dǎo)通,來減少損耗。
太感謝了??!
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apple3417
LV.4
15
2016-04-11 12:08
12V/2A輸出有必要做同步整流嗎?
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hellbaron
LV.6
16
2016-04-11 14:08
@apple3417
12V/2A輸出有必要做同步整流嗎?
    我也不知道會不會有效果。到時可以試試,看看用同步整流和肖特基有多大區(qū)別。
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hbnqsqy
LV.2
17
2016-04-11 15:32
期待樓主的最后結(jié)果,坐等??!
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mysnowballs
LV.2
18
2016-04-11 22:14
@hellbaron
   開始布局:這是基本布局,可能還會有改動。投板之前都有可能改。[圖片]                           布局1[圖片]                                   布局2      [圖片]                                                                  布局3
樓主太厲害了
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hellbaron
LV.6
19
2016-04-12 22:06

    今天檢查到一個錯誤,7貼原理圖上的,不知道你們能看出來么?。?!

    畫好PCB之后我就喜歡多檢查,投了板子再知道有不對的地方,調(diào)試的時候就比較麻煩了。    和同事一起做板子,得下周投板了。估計下下周能拿到。這幾天搞搞器件,再檢查檢查。

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2016-04-13 08:05
樓主太烈害了學(xué)習(xí)繼續(xù)關(guān)注
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hellbaron
LV.6
21
2016-04-13 16:17

    上骨架磁芯參數(shù)。

    變壓器的封裝是根據(jù)以下幾幅圖畫出來的。

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hellbaron
LV.6
22
2016-04-15 10:38

    PCB板子畫好了,大家看看,有什么不好的地方一定要告訴我。

    畫這個板子改了好幾次,挺麻煩的。大家看看我次級電流走線還有問題么?

                                                                布局4

                                                                布局4(a)

                                                            布局4(b)

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hellbaron
LV.6
23
2016-04-16 17:21
    這幾天走線發(fā)現(xiàn)一點疑惑,次級電流要怎么走線。正、負(fù)都要經(jīng)過電容好,還是只有一條電流線(正或負(fù))經(jīng)過電容就可以了。 我上傳幾張圖大家看看。

                                        次級走線

                走線A:電流正和負(fù)都經(jīng)過了2個電容。

                        走線B:電流的正經(jīng)過了2個電容,電流的負(fù)分別經(jīng)過1個電容。  

  可能表達(dá)不太清楚,你們結(jié)合著PCB看。A、B兩種走線那個效果好???

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hellbaron
LV.6
24
2016-04-18 12:44

    看看我繞的變壓器。RM8有點小,第一個骨架不小心弄壞了。

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hbnqsqy
LV.2
25
2016-04-18 13:08
@hellbaron
  這幾天走線發(fā)現(xiàn)一點疑惑,次級電流要怎么走線。正、負(fù)都要經(jīng)過電容好,還是只有一條電流線(正或負(fù))經(jīng)過電容就可以了。我上傳幾張圖大家看看。[圖片]                    次級走線[圖片]        走線A:電流正和負(fù)都經(jīng)過了2個電容。[圖片]            走線B:電流的正經(jīng)過了2個電容,電流的負(fù)分別經(jīng)過1個電容。   可能表達(dá)不太清楚,你們結(jié)合著PCB看。A、B兩種走線那個效果好???
     走線B好,電流過電容的一端就行。

     走線A中,電容E4正電流短,負(fù)電流也短,它的壽命就短,走線B更合理。

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hbnqsqy
LV.2
26
2016-04-18 13:09
@hellbaron
[圖片]上傳一份原理圖。[圖片]
    你這個原理圖里沒有熱敏和壓敏?。?!
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hellbaron
LV.6
27
2016-04-18 16:32
@hellbaron
  對,Vor(反射電壓)取值越大大,振蕩的波谷就越低。這樣開關(guān)MOS導(dǎo)通電壓就低,損耗就低了。
    (這個應(yīng)該是回復(fù)26貼的,手抖回復(fù)錯樓層了)確實沒有壓敏和熱敏,空間小,我放不進(jìn)去了,而且是小功率,就把壓敏和熱敏去了。
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hellbaron
LV.6
28
2016-04-19 16:20

    我的PCB正在制作中

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hbnqsqy
LV.2
29
2016-04-20 16:22
@hellbaron
  我的PCB正在制作中[圖片]
坐等樓主最新消息!
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ymhujiang
LV.4
30
2016-04-20 22:30
反激式加肖特極管都做到滿足能效6極了>87.4%。
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youngboy66
LV.4
31
2016-04-26 10:05
@hellbaron
[圖片]上傳一份原理圖。[圖片]
    如果在Q2上并一個肖特基,效果會好一些。
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