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反激電源BCM工作模式

反激式電源,在BCM模式運行,電流基本恒流輸出,作為LED工作電源或者是電池充電器(不加恒流電路)是個不錯的選擇。

在BCM模式工作反激電源輸出電流 Io=0.5*n*Ip*Kt   n為匝比

決定輸出電流的Kt為何物?

Kt=tor/T  為放電時間與開關(guān)周期的比值,在BCM模式相當(dāng)于 Kt=Toff/T。

這個比值多大?

根據(jù)伏秒數(shù)相等原理:  Vin*Ton=Vor*tor  即Vin*D=Vor*Kt。

可推導(dǎo)出:  D=Vor/(Vin+Vor)

同樣你可推導(dǎo)出:Kt=Vin/(Vin+Vor)

輸出電流的完整公式: Io=0.5*Ip*Np*Vin/(Vin+Vor)

在單電壓時直流輸入電壓:250伏到375伏。如反激電壓Vor=100伏

可計算Kt為0.714到 0.789,差值0.075。

差值很小,再做一些電壓補償,完全可達(dá)到5%的恒流效果。

稍后公布電路及變壓器制作

全部回復(fù)(26)
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gaon
LV.7
2
2017-04-16 08:09
不錯,等后續(xù)帖子
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2017-04-16 10:01

現(xiàn)在一般開關(guān)電源的集成電路都是固定周期的,在固定周期的電路中,輸出電壓下降時(即反激電壓Vor降低),放電時間拉長,但由于固定周期的影響,

電路會跑到CCM模式工作。

CCM模式,輸出電流為 Io=0.5*Ip*Kt*(2*Krp-Krp*Krp)    Krp為△I/Ip

系數(shù) 2*Krp-Krp*Krp 為輸出電流帶來了不確定因素,所以很難實現(xiàn)輸出電流的恒流。

要想在BCM模式工作,電路必須是變頻的,工作周期是由電感充電與放電時間的和所決定。

即 T=Ton+tor

電感充電時間 Ton=L*Ip/Vin ,電感放電時間 tor=L*Ip/Vor

那么周期  T=L*Ip/Vin+L*Ip/Vor=L*Ip*(Vin+Vor)/(Vin*Vor)

頻率 f=Vin*Vor/L*Ip*(Vin+Vor)

要實現(xiàn)這種工作模式,想起了一種古老的電路......。

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2017-04-16 10:31
@愚人只見
現(xiàn)在一般開關(guān)電源的集成電路都是固定周期的,在固定周期的電路中,輸出電壓下降時(即反激電壓Vor降低),放電時間拉長,但由于固定周期的影響,電路會跑到CCM模式工作。CCM模式,輸出電流為Io=0.5*Ip*Kt*(2*Krp-Krp*Krp)  Krp為△I/Ip系數(shù) 2*Krp-Krp*Krp為輸出電流帶來了不確定因素,所以很難實現(xiàn)輸出電流的恒流。要想在BCM模式工作,電路必須是變頻的,工作周期是由電感充電與放電時間的和所決定。即T=Ton+tor電感充電時間Ton=L*Ip/Vin,電感放電時間tor=L*Ip/Vor那么周期 T=L*Ip/Vin+L*Ip/Vor=L*Ip*(Vin+Vor)/(Vin*Vor)頻率f=Vin*Vor/L*Ip*(Vin+Vor)要實現(xiàn)這種工作模式,想起了一種古老的電路......。
技術(shù)貼要頂,樓主繼續(xù)!
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2017-04-17 16:11
@愚人只見
現(xiàn)在一般開關(guān)電源的集成電路都是固定周期的,在固定周期的電路中,輸出電壓下降時(即反激電壓Vor降低),放電時間拉長,但由于固定周期的影響,電路會跑到CCM模式工作。CCM模式,輸出電流為Io=0.5*Ip*Kt*(2*Krp-Krp*Krp)  Krp為△I/Ip系數(shù) 2*Krp-Krp*Krp為輸出電流帶來了不確定因素,所以很難實現(xiàn)輸出電流的恒流。要想在BCM模式工作,電路必須是變頻的,工作周期是由電感充電與放電時間的和所決定。即T=Ton+tor電感充電時間Ton=L*Ip/Vin,電感放電時間tor=L*Ip/Vor那么周期 T=L*Ip/Vin+L*Ip/Vor=L*Ip*(Vin+Vor)/(Vin*Vor)頻率f=Vin*Vor/L*Ip*(Vin+Vor)要實現(xiàn)這種工作模式,想起了一種古老的電路......。

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2017-04-17 19:55
@愚人只見
[圖片]

電路為24串0.3安的LED燈,而制作。輸出功率24瓦。

電路看上去很普通,即類似于RCC電路,由于開關(guān)管采用MOS管,MOS管當(dāng)G極充電后,不會自行關(guān)斷,要外力作用,

把G極的電荷放掉,才能關(guān)閉開關(guān)管。采用MOS管后,工作效率大為提高,在輸出高電壓情況下,效率會達(dá)到90%左右。

要使得電路工作于BCM模式,必要條件是,電感放電完成后,馬上使開關(guān)管導(dǎo)通。Ns的波形類似于CCM模式的波形,

中間沒有阻尼振蕩。

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2017-04-18 17:02
@愚人只見
電路為24串0.3安的LED燈,而制作。輸出功率24瓦。電路看上去很普通,即類似于RCC電路,由于開關(guān)管采用MOS管,MOS管當(dāng)G極充電后,不會自行關(guān)斷,要外力作用,把G極的電荷放掉,才能關(guān)閉開關(guān)管。采用MOS管后,工作效率大為提高,在輸出高電壓情況下,效率會達(dá)到90%左右。要使得電路工作于BCM模式,必要條件是,電感放電完成后,馬上使開關(guān)管導(dǎo)通。Ns的波形類似于CCM模式的波形,中間沒有阻尼振蕩。
這種控制方式LED燈是否有頻閃問題?
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2017-04-18 17:48
@boy59
這種控制方式LED燈是否有頻閃問題?
沒有,如果有,是實際Ip過大引起的,背離了原來的設(shè)計點。
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2017-04-18 17:54
@愚人只見
電路為24串0.3安的LED燈,而制作。輸出功率24瓦。電路看上去很普通,即類似于RCC電路,由于開關(guān)管采用MOS管,MOS管當(dāng)G極充電后,不會自行關(guān)斷,要外力作用,把G極的電荷放掉,才能關(guān)閉開關(guān)管。采用MOS管后,工作效率大為提高,在輸出高電壓情況下,效率會達(dá)到90%左右。要使得電路工作于BCM模式,必要條件是,電感放電完成后,馬上使開關(guān)管導(dǎo)通。Ns的波形類似于CCM模式的波形,中間沒有阻尼振蕩。

如果匝比為1.25,輸入電壓300伏,反激電壓95伏,Ip=0.65,可計算輸出電流。

Io=0.5*1.25*0.65*300/(300+95)=0.3安。

你能計算輸出短路時的電流和頻率嗎?

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2017-04-18 20:34

在開關(guān)電源設(shè)計中,兩個概念不要搞混,即電感與變壓器。

變壓器從初級到次級,安匝數(shù)相等。電感充電與放電伏秒數(shù)相等。

反激式電源,在Ton時間,變壓器當(dāng)電感用,在放電時變壓器才當(dāng)變壓器用。

對于電感,根據(jù)L*I=N*B*Ae 這公式的分析與理解,發(fā)現(xiàn)了兩個非常重要的公式:

電感的安匝數(shù)為  I*N=n*B*Ae/AL

電感儲電能力為  L*I*I=n*B*B*Ae*Ae/AL  (平方用2個相乘表示)

式中:n為電感加氣隙前和后的比例,即n=原始電感系數(shù)/加氣隙后的電感系數(shù)

當(dāng)n大于10左右時,電感系數(shù)穩(wěn)定,磁芯不會飽和。

電感儲電能力的式子變一下,兩邊同乘以0.5與頻率,就得到  P=0.5*L*I*I*F=0.5n*B*B*F*Ae*Ae/AL

假設(shè) B=0.3,n=10 ,那么n*B*B約等于1。

磁芯變壓器它的傳輸功率力為 P=0.5*F*Ae*Ae/AL。根據(jù)此公式你就可以找到合適的變壓器。

對于磁環(huán),不能加氣隙,n=1,B的平方在0.1左右,電感傳輸功率會很小。所以,像正激式的輸出電感,

要找電感系數(shù)小的那種磁環(huán),才能適應(yīng)。

有了這些理論依據(jù),反激式變壓器的設(shè)計就可以易如反掌。

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2017-04-20 09:01
@愚人只見
沒有,如果有,是實際Ip過大引起的,背離了原來的設(shè)計點。

根據(jù)公式

 Io=0.5*n*Ip*Kt

kt=Toff/T=1-D

 D=Vor/(Vin+Vor) 

推出 Io=0.5*n*Ip*Vin/(Vin+Vor),從原理圖看Ip是不變的,從公式看當(dāng)輸入電壓Vin變化時輸出的Io也會跟著變化,所以我認(rèn)為輸出會有工頻紋波。因整流橋后用了個π型濾波器降低了輸入的工頻紋波才導(dǎo)致頻閃不明顯吧。

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2017-04-20 17:35
@boy59
根據(jù)公式 Io=0.5*n*Ip*Ktkt=Toff/T=1-D D=Vor/(Vin+Vor) 推出Io=0.5*n*Ip*Vin/(Vin+Vor),從原理圖看Ip是不變的,從公式看當(dāng)輸入電壓Vin變化時輸出的Io也會跟著變化,所以我認(rèn)為輸出會有工頻紋波。因整流橋后用了個π型濾波器降低了輸入的工頻紋波才導(dǎo)致頻閃不明顯吧。

如果輸出級能看到工頻紋波,那么是濾波電容太小了。另外,是電壓環(huán)路在起作用時,也會產(chǎn)生輸出頻閃。

(如果你們想聽的話,可以講講頻閃的成因)

所以,電壓環(huán)路的控制空載電壓要設(shè)置的高一些,上面的電路,空載電壓設(shè)到了80伏以上。

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2017-04-21 12:26
@愚人只見
如果輸出級能看到工頻紋波,那么是濾波電容太小了。另外,是電壓環(huán)路在起作用時,也會產(chǎn)生輸出頻閃。(如果你們想聽的話,可以講講頻閃的成因)所以,電壓環(huán)路的控制空載電壓要設(shè)置的高一些,上面的電路,空載電壓設(shè)到了80伏以上。
想聽·······
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2017-04-21 12:57
@boy59
想聽·······

這種原邊反饋回路,其動作比較遲鈍,即靈敏度不高。

當(dāng)輸出電流沒有達(dá)到最大值(輕載),電壓控制回路工作時,容易把輸出的能量變成一撥一撥的,這一撥一撥的頻率如在音頻范圍,

則可聽見變壓器的嘯叫聲,像TNY系列的IC,也會出現(xiàn)這樣的毛病。

如果你的控制環(huán)路非常遲鈍,那么這在輸出端會產(chǎn)生低頻閃爍。

這種現(xiàn)象也給電源的調(diào)試一個啟示,如斷開電壓控制環(huán)路,接負(fù)載后看輸出電流,一般是輸出電流偏大,減小Ip即可調(diào)整到位。

還有輸出濾波電容的時間常數(shù)與控制端濾波電容的時間常數(shù)不配套,也會出現(xiàn)這問題。

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2017-04-21 13:28
@愚人只見
這種原邊反饋回路,其動作比較遲鈍,即靈敏度不高。當(dāng)輸出電流沒有達(dá)到最大值(輕載),電壓控制回路工作時,容易把輸出的能量變成一撥一撥的,這一撥一撥的頻率如在音頻范圍,則可聽見變壓器的嘯叫聲,像TNY系列的IC,也會出現(xiàn)這樣的毛病。[圖片]如果你的控制環(huán)路非常遲鈍,那么這在輸出端會產(chǎn)生低頻閃爍。這種現(xiàn)象也給電源的調(diào)試一個啟示,如斷開電壓控制環(huán)路,接負(fù)載后看輸出電流,一般是輸出電流偏大,減小Ip即可調(diào)整到位。還有輸出濾波電容的時間常數(shù)與控制端濾波電容的時間常數(shù)不配套,也會出現(xiàn)這問題。
電壓環(huán)路是調(diào)的R6、C6嗎?電壓環(huán)參與后電路還能一直工作于臨界狀態(tài)嗎?
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2017-04-21 16:13
@boy59
電壓環(huán)路是調(diào)的R6、C6嗎?電壓環(huán)參與后電路還能一直工作于臨界狀態(tài)嗎?
對,R6為C6放電,如果它的放電速度比輸出級放電慢,會造成輸出能量不足,反之會造成輸出能量過剩。
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2017-04-24 21:34
@愚人只見
如果匝比為1.25,輸入電壓300伏,反激電壓95伏,Ip=0.65,可計算輸出電流。Io=0.5*1.25*0.65*300/(300+95)=0.3安。你能計算輸出短路時的電流和頻率嗎?

如果匝比為1.25,輸入電壓300伏,反激電壓95伏,Ip=0.65。

短路時如整流管加線路降壓為1伏,那么短路電流為:Io=0.5*1.25*0.65*300/(300+1*1.25)=0.4安

短路頻率約為=1/L*Ip ,如L=1.3毫亨 ,短路頻率約為1.2千赫

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2017-04-26 19:51
@愚人只見
在開關(guān)電源設(shè)計中,兩個概念不要搞混,即電感與變壓器。變壓器從初級到次級,安匝數(shù)相等。電感充電與放電伏秒數(shù)相等。反激式電源,在Ton時間,變壓器當(dāng)電感用,在放電時變壓器才當(dāng)變壓器用。對于電感,根據(jù)L*I=N*B*Ae這公式的分析與理解,發(fā)現(xiàn)了兩個非常重要的公式:電感的安匝數(shù)為 I*N=n*B*Ae/AL電感儲電能力為 L*I*I=n*B*B*Ae*Ae/AL (平方用2個相乘表示)式中:n為電感加氣隙前和后的比例,即n=原始電感系數(shù)/加氣隙后的電感系數(shù)當(dāng)n大于10左右時,電感系數(shù)穩(wěn)定,磁芯不會飽和。電感儲電能力的式子變一下,兩邊同乘以0.5與頻率,就得到 P=0.5*L*I*I*F=0.5n*B*B*F*Ae*Ae/AL假設(shè)B=0.3,n=10,那么n*B*B約等于1。磁芯變壓器它的傳輸功率力為P=0.5*F*Ae*Ae/AL。根據(jù)此公式你就可以找到合適的變壓器。對于磁環(huán),不能加氣隙,n=1,B的平方在0.1左右,電感傳輸功率會很小。所以,像正激式的輸出電感,要找電感系數(shù)小的那種磁環(huán),才能適應(yīng)。有了這些理論依據(jù),反激式變壓器的設(shè)計就可以易如反掌。

看了許多資料,反激式變壓器都是分步設(shè)計的,這種設(shè)計不利于觀察到各種參數(shù)前后的變化規(guī)律。

反激式變壓器的設(shè)計,首先要找到全局變量與局部變量。反激式是靠電感的放電來滿足輸出需求的。

所以Kt是一個全局的變量。Kt可決定電感量、運行模式(CCM、BCM、DCM)

開氣隙后電感系數(shù)下降的比值,為局部變量,通過調(diào)整可獲得最佳的匝數(shù)搭配,獲得最高的傳輸效率。

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heliu
LV.4
19
2017-04-27 09:29
@愚人只見
[圖片]

樓主看看如果變壓器這樣接與會原來有什么不同嗎?省3匝和一個腳。

另外不懂D5的作用,可否告知?

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2017-04-27 15:07
@heliu
[圖片]樓主看看如果變壓器這樣接與會原來有什么不同嗎?省3匝和一個腳。另外不懂D5的作用,可否告知?

那個線圈不能省,是用來形成正反饋加速MOS管導(dǎo)通的這個應(yīng)該是所有RCC類電路的精髓。

D5和線圈匝數(shù)調(diào)輸出電壓大小。

以上是個人觀點,如有不對請樓主指正。

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2017-04-27 17:10
@heliu
[圖片]樓主看看如果變壓器這樣接與會原來有什么不同嗎?省3匝和一個腳。另外不懂D5的作用,可否告知?

現(xiàn)在很多電路就像你畫的一樣,但由于電容器串聯(lián)在反饋繞組里面,在反激時對開關(guān)管截止不利,對導(dǎo)通有利。

為了使反饋網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定,除R、C外最好不要加其他元件。

穩(wěn)壓管作用:當(dāng)C6上的電壓達(dá)到 Vw+Vbe時,穩(wěn)壓管導(dǎo)通,關(guān)閉開關(guān)管。這個Vc與輸出電壓有一個匝數(shù)的比例關(guān)系,

控制Vc電壓就意味著控制了輸出電壓,這就是原邊反饋。

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heliu
LV.4
22
2017-04-27 18:03
@愚人只見
現(xiàn)在很多電路就像你畫的一樣,但由于電容器串聯(lián)在反饋繞組里面,在反激時對開關(guān)管截止不利,對導(dǎo)通有利。為了使反饋網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定,除R、C外最好不要加其他元件。穩(wěn)壓管作用:當(dāng)C6上的電壓達(dá)到Vw+Vbe時,穩(wěn)壓管導(dǎo)通,關(guān)閉開關(guān)管。這個Vc與輸出電壓有一個匝數(shù)的比例關(guān)系,控制Vc電壓就意味著控制了輸出電壓,這就是原邊反饋。

謝謝回復(fù)。

我說的穩(wěn)壓管是與啟動電阻R1串聯(lián)的30V那個。

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001study
LV.4
23
2017-04-27 21:46
@愚人只見
看了許多資料,反激式變壓器都是分步設(shè)計的,這種設(shè)計不利于觀察到各種參數(shù)前后的變化規(guī)律。反激式變壓器的設(shè)計,首先要找到全局變量與局部變量。反激式是靠電感的放電來滿足輸出需求的。所以Kt是一個全局的變量。Kt可決定電感量、運行模式(CCM、BCM、DCM)開氣隙后電感系數(shù)下降的比值,為局部變量,通過調(diào)整可獲得最佳的匝數(shù)搭配,獲得最高的傳輸效率。
這種不是SN03那種臨界模式嗎?
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2017-04-28 16:41
@heliu
謝謝回復(fù)。我說的穩(wěn)壓管是與啟動電阻R1串聯(lián)的30V那個。
這個電路的目的是,母線電壓要大于100伏左右,開關(guān)管才能啟動。
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2017-04-29 08:26
@001study
這種不是SN03那種臨界模式嗎?
現(xiàn)在電源芯片比較多,看芯片是否工作于BCM模式,第一芯片沒有固定開關(guān)頻率,第二看電感tor結(jié)束后是否馬上開啟開關(guān)管。
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2017-09-20 16:03

反激式電源輸入輸出電流關(guān)系,建立電子表格,能看清它們之間的關(guān)系。

如此電源在輸入240伏到350伏之間工作,輸出電流僅變化20毫安,所以對于LED燈來說恒流效果不錯的。

圖中紅字為輸入?yún)?shù),黑字為計算結(jié)果。

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2017-09-20 16:16
@愚人只見
反激式電源輸入輸出電流關(guān)系,建立電子表格,能看清它們之間的關(guān)系。[圖片]如此電源在輸入240伏到350伏之間工作,輸出電流僅變化20毫安,所以對于LED燈來說恒流效果不錯的。圖中紅字為輸入?yún)?shù),黑字為計算結(jié)果。

變壓器設(shè)計

初級繞55圈,次級繞13圈,反饋4圈。

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