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【原創(chuàng)】電源效率討論系列一:次級整流二極管的損耗

經(jīng)常聽到很多的工程師說自己做的電源效率很高,符合全世界所有的標準。

聽到這些話之后,我心里在想:作為工程師,技術(shù)參數(shù)永遠是我們追求的目標,但是我們更關(guān)注的是產(chǎn)品的成本,本公司的生產(chǎn)工藝水平,生產(chǎn)操作方便性,參數(shù)性能的一致性等等的問題,因為只有這樣,我們開發(fā)出來的產(chǎn)品采用更有競爭力。

扯遠了,回到正題;電源效率一直是我心中的痛,相信很多的工程師也比較糾結(jié)。論壇里面也有過討論,但是都不深入,我想在本帖里面作一次比較深入的討論。

我們可以從各個方面來討論,請大家暢所欲言

后續(xù)的討論:

電源效率討論系列二:磁性元件的損耗

電源效率討論系列三:變壓器繞制工藝

 

全部回復(314)
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2010-07-29 09:58

我先來拋個磚,希望能引到玉。

大功率電源與小功率電源中,次級整流二極管的損耗都是提高效率的一個瓶頸(在此不討論同步整流,因為同步整流要提高成本),我們?nèi)绾螌⒄鞫O管的損耗降低到一個可接受范圍?

大家自然想到加吸收電路,那么問題就來了:

1、什么情況下要加吸收

2、加什么樣的吸收?增加電容,增加RC吸收,整流二極管套磁珠,整流電路上串飽和電感

3、什么情況下,吸收才是比較理想的,怎么判斷?

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2010-07-29 10:27
@心中有冰
我先來拋個磚,希望能引到玉。大功率電源與小功率電源中,次級整流二極管的損耗都是提高效率的一個瓶頸(在此不討論同步整流,因為同步整流要提高成本),我們?nèi)绾螌⒄鞫O管的損耗降低到一個可接受范圍?大家自然想到加吸收電路,那么問題就來了:1、什么情況下要加吸收2、加什么樣的吸收?增加電容,增加RC吸收,整流二極管套磁珠,整流電路上串飽和電感3、什么情況下,吸收才是比較理想的,怎么判斷?

那好吧,首先問個問題,二極管的RC sunbber,應(yīng)該怎么計算設(shè)計?

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2010-07-29 10:37

我先說說我的觀點:

1,個人認為效率不是絕對的。我剛開始進入電源這個行業(yè)的時候,最在乎的就是效率這個指標了。但時間長了,對效率開始變得比較遲鈍了。我覺得要從電源的整體指標去看了。電磁兼容、穩(wěn)定與可靠更重要。特別是對小功率電源來說,效率似乎更不是那么重要。

2,次級整流二極管的損耗主要體現(xiàn)在兩個方面,一是導通損耗,二是反向恢復。從導通損耗的角度來看,耐壓比較低的二極管,導通壓降也比較低。也就是說,選擇二極管的時候,耐壓在保證夠用的情況下,不要選的過高。另外,PN結(jié)隨著溫度上升,壓降會降低,那么是不是意味著,在保證二極管結(jié)溫安全的前提下,不妨讓結(jié)溫維持在比較高的溫度,散熱不要做的過分的好?二極管開關(guān)時,反向電流有兩個來源,一是結(jié)電容電流,二是反向恢復電流。有時候,為了選擇導通損耗低的二極管,過分選擇大電流的二極管,反而因為二極管的結(jié)電容大,結(jié)果二極管反向恢復時,結(jié)電容流過的電流也大,從而得不償失。從PN結(jié)的反向恢復來說,當然是選擇反向恢復速度快,恢復特性軟的二極管比較好。

3,恢復特性造成二極管上有尖峰電壓。尖峰電壓會導致二極管損壞或EMC不好過。所以有時候是必須加吸收電路的。同樣,為了提高效率,盡量用損耗低的電路。

4,從整體來說,小功率場合用的反激電路,就盡量設(shè)計在DCM模式,避免反向恢復問題,就可以不加RC了。還有,能用肖特基就不要用快恢復。

5,從變壓器設(shè)計的角度來看,如果輸出電流很大,電壓較低,那么用全波整流效率會比用橋式要合理一些。

先談這些吧。

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2010-07-29 10:55
@sometimes
那好吧,首先問個問題,二極管的RCsunbber,應(yīng)該怎么計算設(shè)計?

個人認為RC吸收的本質(zhì)是轉(zhuǎn)移損耗

由于電容兩端的電壓不能突變,故可以抑制電壓尖峰,而電阻純粹是一個阻尼振蕩的作用

對于計算業(yè)界一直不推薦,大都是采用測試法,因為計算出來的跟實際的還是有差異

調(diào)試方法記得CMG以前說過,先測量振蕩波形,讀出振蕩頻率,然后加C,使振蕩頻率減半,再計算電路的寄生電容、電感,最后根據(jù)振蕩電路的特征參數(shù)來確定串聯(lián)電阻的大小,或直接接電阻試驗,直到振蕩基本消失為準

 

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2010-07-29 11:02
@讓你記得我的好
我先說說我的觀點:1,個人認為效率不是絕對的。我剛開始進入電源這個行業(yè)的時候,最在乎的就是效率這個指標了。但時間長了,對效率開始變得比較遲鈍了。我覺得要從電源的整體指標去看了。電磁兼容、穩(wěn)定與可靠更重要。特別是對小功率電源來說,效率似乎更不是那么重要。2,次級整流二極管的損耗主要體現(xiàn)在兩個方面,一是導通損耗,二是反向恢復。從導通損耗的角度來看,耐壓比較低的二極管,導通壓降也比較低。也就是說,選擇二極管的時候,耐壓在保證夠用的情況下,不要選的過高。另外,PN結(jié)隨著溫度上升,壓降會降低,那么是不是意味著,在保證二極管結(jié)溫安全的前提下,不妨讓結(jié)溫維持在比較高的溫度,散熱不要做的過分的好?二極管開關(guān)時,反向電流有兩個來源,一是結(jié)電容電流,二是反向恢復電流。有時候,為了選擇導通損耗低的二極管,過分選擇大電流的二極管,反而因為二極管的結(jié)電容大,結(jié)果二極管反向恢復時,結(jié)電容流過的電流也大,從而得不償失。從PN結(jié)的反向恢復來說,當然是選擇反向恢復速度快,恢復特性軟的二極管比較好。3,恢復特性造成二極管上有尖峰電壓。尖峰電壓會導致二極管損壞或EMC不好過。所以有時候是必須加吸收電路的。同樣,為了提高效率,盡量用損耗低的電路。4,從整體來說,小功率場合用的反激電路,就盡量設(shè)計在DCM模式,避免反向恢復問題,就可以不加RC了。還有,能用肖特基就不要用快恢復。5,從變壓器設(shè)計的角度來看,如果輸出電流很大,電壓較低,那么用全波整流效率會比用橋式要合理一些。先談這些吧。

說得好,果然引來了美玉

提高效率,不是等到產(chǎn)生了尖峰,才考慮怎樣去吸收它,而是在設(shè)計之初就從各方面去考慮讓電路盡量少產(chǎn)生di/dt與du/dt的干擾

當然由于器件本身特性引起的干擾,我們還是有必要去限制

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2010-07-29 11:03
@心中有冰
個人認為RC吸收的本質(zhì)是轉(zhuǎn)移損耗由于電容兩端的電壓不能突變,故可以抑制電壓尖峰,而電阻純粹是一個阻尼振蕩的作用對于計算業(yè)界一直不推薦,大都是采用測試法,因為計算出來的跟實際的還是有差異調(diào)試方法記得CMG以前說過,先測量振蕩波形,讀出振蕩頻率,然后加C,使振蕩頻率減半,再計算電路的寄生電容、電感,最后根據(jù)振蕩電路的特征參數(shù)來確定串聯(lián)電阻的大小,或直接接電阻試驗,直到振蕩基本消失為準 

是的,是有類似的計算方法,基本還算合理。

不過對于RC是否是純粹的轉(zhuǎn)移效率,我為此作過一次實驗,RC參數(shù)不合理能降低效率,但是合理的RC反而能提升效率。

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2010-07-29 11:07
@sometimes
是的,是有類似的計算方法,基本還算合理。不過對于RC是否是純粹的轉(zhuǎn)移效率,我為此作過一次實驗,RC參數(shù)不合理能降低效率,但是合理的RC反而能提升效率。
版主可否說明下,在不合理的RC情況下,到底是C還是R選取不合理?
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2010-07-29 11:16
@心中有冰
版主可否說明下,在不合理的RC情況下,到底是C還是R選取不合理?

C越大,會帶來越大的損耗,而且當R阻尼不夠時,反而會引起嚴重震蕩。但是C太小,吸收尖峰的能力卻不夠。我翻遍了網(wǎng)上的文章,基本確定方式,就是你上面所說的,測量加計算,再調(diào)試的辦法。是個折中的選擇。

比較通用簡單的設(shè)計辦法是:在沒有加吸收之前,測試震蕩頻率,假如頻率是f,那么開始并電容,并了電容震蕩頻率自然下降,那么并多少電容呢?并了電容C之后讓震蕩頻率變?yōu)樵瓉淼囊话?,就?.5f。

這樣就可以根據(jù)以上參數(shù)算出引起震蕩的另外一個參數(shù),電感L。最后取R=(L/C)開根號。

關(guān)于RC是否能提升效率,我以前也認為不行,但偶爾有次看了一篇論文,說RC能提高效率。為此,專門找了臺電源,做實驗,在使用了很多RC參數(shù)發(fā)現(xiàn),在某些RC參數(shù)下,電源效率確實提高了一丁點。反復實驗,證實了這一點,但這參數(shù),并不和上面的方法確定的參數(shù)完全吻合。

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2010-07-29 12:04
@sometimes
C越大,會帶來越大的損耗,而且當R阻尼不夠時,反而會引起嚴重震蕩。但是C太小,吸收尖峰的能力卻不夠。我翻遍了網(wǎng)上的文章,基本確定方式,就是你上面所說的,測量加計算,再調(diào)試的辦法。是個折中的選擇。比較通用簡單的設(shè)計辦法是:在沒有加吸收之前,測試震蕩頻率,假如頻率是f,那么開始并電容,并了電容震蕩頻率自然下降,那么并多少電容呢?并了電容C之后讓震蕩頻率變?yōu)樵瓉淼囊话耄褪?.5f。這樣就可以根據(jù)以上參數(shù)算出引起震蕩的另外一個參數(shù),電感L。最后取R=(L/C)開根號。關(guān)于RC是否能提升效率,我以前也認為不行,但偶爾有次看了一篇論文,說RC能提高效率。為此,專門找了臺電源,做實驗,在使用了很多RC參數(shù)發(fā)現(xiàn),在某些RC參數(shù)下,電源效率確實提高了一丁點。反復實驗,證實了這一點,但這參數(shù),并不和上面的方法確定的參數(shù)完全吻合。

佩服你對技術(shù)的認真態(tài)度!

其實我也有過測試,發(fā)現(xiàn)把振蕩完全壓制效率不是最高的,讓波形稍微有點振蕩,對效率反而有好處

 

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bode
LV.9
11
2010-07-29 14:36
@讓你記得我的好
我先說說我的觀點:1,個人認為效率不是絕對的。我剛開始進入電源這個行業(yè)的時候,最在乎的就是效率這個指標了。但時間長了,對效率開始變得比較遲鈍了。我覺得要從電源的整體指標去看了。電磁兼容、穩(wěn)定與可靠更重要。特別是對小功率電源來說,效率似乎更不是那么重要。2,次級整流二極管的損耗主要體現(xiàn)在兩個方面,一是導通損耗,二是反向恢復。從導通損耗的角度來看,耐壓比較低的二極管,導通壓降也比較低。也就是說,選擇二極管的時候,耐壓在保證夠用的情況下,不要選的過高。另外,PN結(jié)隨著溫度上升,壓降會降低,那么是不是意味著,在保證二極管結(jié)溫安全的前提下,不妨讓結(jié)溫維持在比較高的溫度,散熱不要做的過分的好?二極管開關(guān)時,反向電流有兩個來源,一是結(jié)電容電流,二是反向恢復電流。有時候,為了選擇導通損耗低的二極管,過分選擇大電流的二極管,反而因為二極管的結(jié)電容大,結(jié)果二極管反向恢復時,結(jié)電容流過的電流也大,從而得不償失。從PN結(jié)的反向恢復來說,當然是選擇反向恢復速度快,恢復特性軟的二極管比較好。3,恢復特性造成二極管上有尖峰電壓。尖峰電壓會導致二極管損壞或EMC不好過。所以有時候是必須加吸收電路的。同樣,為了提高效率,盡量用損耗低的電路。4,從整體來說,小功率場合用的反激電路,就盡量設(shè)計在DCM模式,避免反向恢復問題,就可以不加RC了。還有,能用肖特基就不要用快恢復。5,從變壓器設(shè)計的角度來看,如果輸出電流很大,電壓較低,那么用全波整流效率會比用橋式要合理一些。先談這些吧。

一群旅團長在這討論的好熱烈啊,小小不才,也來湊湊熱鬧。

就關(guān)于 讓你記得我的好 大師的觀點逐條提出幾點疑問(話說你這ID 真長)。

1、效率和功率密度,永遠都是衡量一個公司研發(fā)水平和工藝水平的一個標桿,無論功率大小。即使小功率,也可以采用調(diào)頻控制的單管準諧振,對電磁兼容大大好處。

 

2、第二條是疑問比較多的。按照斑竹的意思,二極管的反向電流有兩個:一個是結(jié)電容電流,一個是反向恢復電流。那么反向恢復電流從何而來?是因為二極管導電是多子和少子共同參與的,當從整偏轉(zhuǎn)向負偏時,少子要復位。這本身就是內(nèi)部寄生電場的充放電過程,就因為內(nèi)部存在寄生電場,所以才會有結(jié)電容存在。所以我認為,結(jié)電容電流和反向恢復電流,其實是同一個電流。

 

3、反向恢復特性會造成二極管上有反向的恢復尖峰電流,至于會不會形成尖峰電壓,有待討論。就是說,這個尖峰電壓,到底是由變壓器次級漏感引起,還是由反向恢復引起?按照斑竹的意思,不存在反向恢復,就不會存在這個反向尖峰。那么,肖特基不存在反向恢復,但這個尖峰電壓依然存在。

4、我覺得不能因為反向恢復問題,就采用DCM模式。DCM模式的初級電流尖峰大,造成的銅損大,變壓器效率低。所以,一般CCM模式要比DCM模式效率高。鑒于本貼是要討論效率問題,我覺得反激還是盡量工作在CCM模式比較好。如果是高壓小電流輸出,那就是DCM模式比較好。

5、低壓大電流輸出,就用同步整流好了。

 

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leowang2002
LV.4
12
2010-07-29 15:05
@bode
一群旅團長在這討論的好熱烈啊,小小不才,也來湊湊熱鬧。就關(guān)于讓你記得我的好大師的觀點逐條提出幾點疑問(話說你這ID真長)。1、效率和功率密度,永遠都是衡量一個公司研發(fā)水平和工藝水平的一個標桿,無論功率大小。即使小功率,也可以采用調(diào)頻控制的單管準諧振,對電磁兼容大大好處。 2、第二條是疑問比較多的。按照斑竹的意思,二極管的反向電流有兩個:一個是結(jié)電容電流,一個是反向恢復電流。那么反向恢復電流從何而來?是因為二極管導電是多子和少子共同參與的,當從整偏轉(zhuǎn)向負偏時,少子要復位。這本身就是內(nèi)部寄生電場的充放電過程,就因為內(nèi)部存在寄生電場,所以才會有結(jié)電容存在。所以我認為,結(jié)電容電流和反向恢復電流,其實是同一個電流。 3、反向恢復特性會造成二極管上有反向的恢復尖峰電流,至于會不會形成尖峰電壓,有待討論。就是說,這個尖峰電壓,到底是由變壓器次級漏感引起,還是由反向恢復引起?按照斑竹的意思,不存在反向恢復,就不會存在這個反向尖峰。那么,肖特基不存在反向恢復,但這個尖峰電壓依然存在。4、我覺得不能因為反向恢復問題,就采用DCM模式。DCM模式的初級電流尖峰大,造成的銅損大,變壓器效率低。所以,一般CCM模式要比DCM模式效率高。鑒于本貼是要討論效率問題,我覺得反激還是盡量工作在CCM模式比較好。如果是高壓小電流輸出,那就是DCM模式比較好。5、低壓大電流輸出,就用同步整流好了。 
效率永遠是設(shè)計師不斷討論的熱點,也是客戶要求的重點。僅僅是二次Di的CR SUNNBER的討論是不夠的。當然增加CR SUNNBER必然會增加損耗。我想更應(yīng)該根據(jù)客戶要求,從選擇合適的電路結(jié)構(gòu)開始,結(jié)合變壓器的設(shè)計,來實現(xiàn)高效率和穩(wěn)定性好的電源。
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2010-07-29 16:29
@bode
一群旅團長在這討論的好熱烈啊,小小不才,也來湊湊熱鬧。就關(guān)于讓你記得我的好大師的觀點逐條提出幾點疑問(話說你這ID真長)。1、效率和功率密度,永遠都是衡量一個公司研發(fā)水平和工藝水平的一個標桿,無論功率大小。即使小功率,也可以采用調(diào)頻控制的單管準諧振,對電磁兼容大大好處。 2、第二條是疑問比較多的。按照斑竹的意思,二極管的反向電流有兩個:一個是結(jié)電容電流,一個是反向恢復電流。那么反向恢復電流從何而來?是因為二極管導電是多子和少子共同參與的,當從整偏轉(zhuǎn)向負偏時,少子要復位。這本身就是內(nèi)部寄生電場的充放電過程,就因為內(nèi)部存在寄生電場,所以才會有結(jié)電容存在。所以我認為,結(jié)電容電流和反向恢復電流,其實是同一個電流。 3、反向恢復特性會造成二極管上有反向的恢復尖峰電流,至于會不會形成尖峰電壓,有待討論。就是說,這個尖峰電壓,到底是由變壓器次級漏感引起,還是由反向恢復引起?按照斑竹的意思,不存在反向恢復,就不會存在這個反向尖峰。那么,肖特基不存在反向恢復,但這個尖峰電壓依然存在。4、我覺得不能因為反向恢復問題,就采用DCM模式。DCM模式的初級電流尖峰大,造成的銅損大,變壓器效率低。所以,一般CCM模式要比DCM模式效率高。鑒于本貼是要討論效率問題,我覺得反激還是盡量工作在CCM模式比較好。如果是高壓小電流輸出,那就是DCM模式比較好。5、低壓大電流輸出,就用同步整流好了。 

兄弟的懷疑精神值得推崇,我越俎代庖一下,代 讓你記得我的好 版主回答你的疑問

1、你的看法有點偏激,因為設(shè)計任何的產(chǎn)品都是一個矛盾的取舍過程,對于一個成熟有競爭力的電源來說,安規(guī)、EMC、尺寸、效率、輸入輸出參數(shù)、保護性能、壽命、可靠性、成本、元器件的通用性、生產(chǎn)的可操作行……,這些都是制約我們設(shè)計的因素,所以往往市場上賣得最好的產(chǎn)品,不是某項指標很好的產(chǎn)品,而是綜合指標好的產(chǎn)品。你說的準諧振在小功率上應(yīng)用往往受到成本的制約。

2、我保留意見,回去好好復習下二極管的反向恢復過程。

3、基本同意你的意見,但上面版主說的也沒有錯誤,次級整流管上的反向恢復電壓尖峰,跟二極管反向恢復電流有關(guān),跟變壓器次級漏感以及布線產(chǎn)生的雜散電感也有關(guān)

4、到底CCM與DCM的效率哪個高,這個問題曾經(jīng)討論過很多次,到現(xiàn)在都沒有定論,我們的討論要建立在同樣的輸入輸出指標,同樣的成本,同樣的結(jié)構(gòu)尺寸的基礎(chǔ)上。我個人的經(jīng)驗,小功率DCM有優(yōu)勢,功率稍大就可以考慮CCM了。

5、請注意樓頂?shù)臈l件,同步整流在這里不討論

上面是個人見解,如有不對,請指教

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lianghongce
LV.5
14
2010-07-29 16:30
@leowang2002
效率永遠是設(shè)計師不斷討論的熱點,也是客戶要求的重點。僅僅是二次Di的CRSUNNBER的討論是不夠的。當然增加CRSUNNBER必然會增加損耗。我想更應(yīng)該根據(jù)客戶要求,從選擇合適的電路結(jié)構(gòu)開始,結(jié)合變壓器的設(shè)計,來實現(xiàn)高效率和穩(wěn)定性好的電源。

好,學習一下。

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2010-07-29 16:31
@leowang2002
效率永遠是設(shè)計師不斷討論的熱點,也是客戶要求的重點。僅僅是二次Di的CRSUNNBER的討論是不夠的。當然增加CRSUNNBER必然會增加損耗。我想更應(yīng)該根據(jù)客戶要求,從選擇合適的電路結(jié)構(gòu)開始,結(jié)合變壓器的設(shè)計,來實現(xiàn)高效率和穩(wěn)定性好的電源。
一步步來,爭取把問題慢慢深入淺出,然后再鋪開
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powercheng
LV.9
16
2010-07-29 16:38
@讓你記得我的好
我先說說我的觀點:1,個人認為效率不是絕對的。我剛開始進入電源這個行業(yè)的時候,最在乎的就是效率這個指標了。但時間長了,對效率開始變得比較遲鈍了。我覺得要從電源的整體指標去看了。電磁兼容、穩(wěn)定與可靠更重要。特別是對小功率電源來說,效率似乎更不是那么重要。2,次級整流二極管的損耗主要體現(xiàn)在兩個方面,一是導通損耗,二是反向恢復。從導通損耗的角度來看,耐壓比較低的二極管,導通壓降也比較低。也就是說,選擇二極管的時候,耐壓在保證夠用的情況下,不要選的過高。另外,PN結(jié)隨著溫度上升,壓降會降低,那么是不是意味著,在保證二極管結(jié)溫安全的前提下,不妨讓結(jié)溫維持在比較高的溫度,散熱不要做的過分的好?二極管開關(guān)時,反向電流有兩個來源,一是結(jié)電容電流,二是反向恢復電流。有時候,為了選擇導通損耗低的二極管,過分選擇大電流的二極管,反而因為二極管的結(jié)電容大,結(jié)果二極管反向恢復時,結(jié)電容流過的電流也大,從而得不償失。從PN結(jié)的反向恢復來說,當然是選擇反向恢復速度快,恢復特性軟的二極管比較好。3,恢復特性造成二極管上有尖峰電壓。尖峰電壓會導致二極管損壞或EMC不好過。所以有時候是必須加吸收電路的。同樣,為了提高效率,盡量用損耗低的電路。4,從整體來說,小功率場合用的反激電路,就盡量設(shè)計在DCM模式,避免反向恢復問題,就可以不加RC了。還有,能用肖特基就不要用快恢復。5,從變壓器設(shè)計的角度來看,如果輸出電流很大,電壓較低,那么用全波整流效率會比用橋式要合理一些。先談這些吧。
總結(jié)的相當好。
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2010-07-29 16:45
@心中有冰
兄弟的懷疑精神值得推崇,我越俎代庖一下,代讓你記得我的好版主回答你的疑問1、你的看法有點偏激,因為設(shè)計任何的產(chǎn)品都是一個矛盾的取舍過程,對于一個成熟有競爭力的電源來說,安規(guī)、EMC、尺寸、效率、輸入輸出參數(shù)、保護性能、壽命、可靠性、成本、元器件的通用性、生產(chǎn)的可操作行……,這些都是制約我們設(shè)計的因素,所以往往市場上賣得最好的產(chǎn)品,不是某項指標很好的產(chǎn)品,而是綜合指標好的產(chǎn)品。你說的準諧振在小功率上應(yīng)用往往受到成本的制約。2、我保留意見,回去好好復習下二極管的反向恢復過程。3、基本同意你的意見,但上面版主說的也沒有錯誤,次級整流管上的反向恢復電壓尖峰,跟二極管反向恢復電流有關(guān),跟變壓器次級漏感以及布線產(chǎn)生的雜散電感也有關(guān)4、到底CCM與DCM的效率哪個高,這個問題曾經(jīng)討論過很多次,到現(xiàn)在都沒有定論,我們的討論要建立在同樣的輸入輸出指標,同樣的成本,同樣的結(jié)構(gòu)尺寸的基礎(chǔ)上。我個人的經(jīng)驗,小功率DCM有優(yōu)勢,功率稍大就可以考慮CCM了。5、請注意樓頂?shù)臈l件,同步整流在這里不討論上面是個人見解,如有不對,請指教

go,go,go!

繼續(xù)討論為啥,反向恢復電流會引起電壓尖峰呢~~~~~~

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machi518
LV.4
18
2010-07-29 19:08
@bode
一群旅團長在這討論的好熱烈啊,小小不才,也來湊湊熱鬧。就關(guān)于讓你記得我的好大師的觀點逐條提出幾點疑問(話說你這ID真長)。1、效率和功率密度,永遠都是衡量一個公司研發(fā)水平和工藝水平的一個標桿,無論功率大小。即使小功率,也可以采用調(diào)頻控制的單管準諧振,對電磁兼容大大好處。 2、第二條是疑問比較多的。按照斑竹的意思,二極管的反向電流有兩個:一個是結(jié)電容電流,一個是反向恢復電流。那么反向恢復電流從何而來?是因為二極管導電是多子和少子共同參與的,當從整偏轉(zhuǎn)向負偏時,少子要復位。這本身就是內(nèi)部寄生電場的充放電過程,就因為內(nèi)部存在寄生電場,所以才會有結(jié)電容存在。所以我認為,結(jié)電容電流和反向恢復電流,其實是同一個電流。 3、反向恢復特性會造成二極管上有反向的恢復尖峰電流,至于會不會形成尖峰電壓,有待討論。就是說,這個尖峰電壓,到底是由變壓器次級漏感引起,還是由反向恢復引起?按照斑竹的意思,不存在反向恢復,就不會存在這個反向尖峰。那么,肖特基不存在反向恢復,但這個尖峰電壓依然存在。4、我覺得不能因為反向恢復問題,就采用DCM模式。DCM模式的初級電流尖峰大,造成的銅損大,變壓器效率低。所以,一般CCM模式要比DCM模式效率高。鑒于本貼是要討論效率問題,我覺得反激還是盡量工作在CCM模式比較好。如果是高壓小電流輸出,那就是DCM模式比較好。5、低壓大電流輸出,就用同步整流好了。 
說的不錯哦!
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林建良
LV.7
19
2010-07-30 02:15
@sometimes
C越大,會帶來越大的損耗,而且當R阻尼不夠時,反而會引起嚴重震蕩。但是C太小,吸收尖峰的能力卻不夠。我翻遍了網(wǎng)上的文章,基本確定方式,就是你上面所說的,測量加計算,再調(diào)試的辦法。是個折中的選擇。比較通用簡單的設(shè)計辦法是:在沒有加吸收之前,測試震蕩頻率,假如頻率是f,那么開始并電容,并了電容震蕩頻率自然下降,那么并多少電容呢?并了電容C之后讓震蕩頻率變?yōu)樵瓉淼囊话耄褪?.5f。這樣就可以根據(jù)以上參數(shù)算出引起震蕩的另外一個參數(shù),電感L。最后取R=(L/C)開根號。關(guān)于RC是否能提升效率,我以前也認為不行,但偶爾有次看了一篇論文,說RC能提高效率。為此,專門找了臺電源,做實驗,在使用了很多RC參數(shù)發(fā)現(xiàn),在某些RC參數(shù)下,電源效率確實提高了一丁點。反復實驗,證實了這一點,但這參數(shù),并不和上面的方法確定的參數(shù)完全吻合。

我實際上遇到的狀況供大家參考

1. 變壓器設(shè)計太爛時,漏感太大,再重的Snubber都收不了

2. Snubber提高效率只針對輕載或空載,畢竟那麼小的東西所佔比例有限

3. 收掉Diode上振鈴是一回事, EMI Radiation又是另一回事,有一次R=10 ~22 ohm在振鈴上差異不大,因為Diode耐壓很足,心想算了隨便放吧,後來EMI Radiation發(fā)現(xiàn)22 ohm效果比我使用10 ohm再串Bead Core好多了

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hsym_101584
LV.5
20
2010-07-30 08:35
@powercheng
[圖片]總結(jié)的相當好。
學習
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xiangyi
LV.7
21
2010-07-30 08:49
@心中有冰
兄弟的懷疑精神值得推崇,我越俎代庖一下,代讓你記得我的好版主回答你的疑問1、你的看法有點偏激,因為設(shè)計任何的產(chǎn)品都是一個矛盾的取舍過程,對于一個成熟有競爭力的電源來說,安規(guī)、EMC、尺寸、效率、輸入輸出參數(shù)、保護性能、壽命、可靠性、成本、元器件的通用性、生產(chǎn)的可操作行……,這些都是制約我們設(shè)計的因素,所以往往市場上賣得最好的產(chǎn)品,不是某項指標很好的產(chǎn)品,而是綜合指標好的產(chǎn)品。你說的準諧振在小功率上應(yīng)用往往受到成本的制約。2、我保留意見,回去好好復習下二極管的反向恢復過程。3、基本同意你的意見,但上面版主說的也沒有錯誤,次級整流管上的反向恢復電壓尖峰,跟二極管反向恢復電流有關(guān),跟變壓器次級漏感以及布線產(chǎn)生的雜散電感也有關(guān)4、到底CCM與DCM的效率哪個高,這個問題曾經(jīng)討論過很多次,到現(xiàn)在都沒有定論,我們的討論要建立在同樣的輸入輸出指標,同樣的成本,同樣的結(jié)構(gòu)尺寸的基礎(chǔ)上。我個人的經(jīng)驗,小功率DCM有優(yōu)勢,功率稍大就可以考慮CCM了。5、請注意樓頂?shù)臈l件,同步整流在這里不討論上面是個人見解,如有不對,請指教
講得不錯。
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2010-07-30 08:58
@林建良
我實際上遇到的狀況供大家參考1.變壓器設(shè)計太爛時,漏感太大,再重的Snubber都收不了2.Snubber提高效率只針對輕載或空載,畢竟那麼小的東西所佔比例有限3.收掉Diode上振鈴是一回事,EMIRadiation又是另一回事,有一次R=10~22ohm在振鈴上差異不大,因為Diode耐壓很足,心想算了隨便放吧,後來EMIRadiation發(fā)現(xiàn)22ohm效果比我使用10ohm再串BeadCore好多了

是的,有時計算只具有普遍的指導意義,參數(shù)還是要以實際調(diào)試與測試為準

不過話說回來,在中大功率的電源中,Snubber電路確實有不可替代的作用,因為大功率的電源中di/dt較大,電路的分布電感會讓波形產(chǎn)生許多毛刺與尖峰,這個時候加吸收電路就顯得非常有必要了。特別是EMI方面,有時調(diào)整下RC參數(shù),會收到意想不到的效果。

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2010-07-30 09:04
@sometimes
go,go,go!繼續(xù)討論為啥,反向恢復電流會引起電壓尖峰呢~~~~~~

這個問題問得好,其實以前我也沒有認真考慮過,只是覺得有反向恢復電流,就肯定會有反向尖峰電壓的.

既然版主提出了這個問題,那么下面我們就來好好的討論一番。

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2010-07-30 09:12
@心中有冰
這個問題問得好,其實以前我也沒有認真考慮過,只是覺得有反向恢復電流,就肯定會有反向尖峰電壓的.既然版主提出了這個問題,那么下面我們就來好好的討論一番。

 

上圖是實際二極管的等效電路模型(圖片來源于蔡喧三與張占松的《開關(guān)電源原理與設(shè)計》),其中D為理想二極管,L為引線電感,Cj為二極管的節(jié)電容,Rp為并聯(lián)電阻(作用表現(xiàn)為二極管的反向漏電流),RS為引線電阻

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2010-07-30 09:25
@心中有冰
這個問題問得好,其實以前我也沒有認真考慮過,只是覺得有反向恢復電流,就肯定會有反向尖峰電壓的.既然版主提出了這個問題,那么下面我們就來好好的討論一番。

 

這個圖紙是二極管的反向恢復過程二極管的電壓電流變化圖紙,其中IF為二極管的正向平均電流,IRm為二極管的反向恢復最大電流,VDF為二極管的正向?qū)▔航?,VRm為反向最大電壓,VR為穩(wěn)態(tài)反向電壓,trr為反向恢復時間

大家可以好好的看下這兩個圖紙,仔細的思考下反向恢復的過程,然后把自己的理解寫出來。

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林建良
LV.7
26
2010-07-30 12:15
@心中有冰
兄弟的懷疑精神值得推崇,我越俎代庖一下,代讓你記得我的好版主回答你的疑問1、你的看法有點偏激,因為設(shè)計任何的產(chǎn)品都是一個矛盾的取舍過程,對于一個成熟有競爭力的電源來說,安規(guī)、EMC、尺寸、效率、輸入輸出參數(shù)、保護性能、壽命、可靠性、成本、元器件的通用性、生產(chǎn)的可操作行……,這些都是制約我們設(shè)計的因素,所以往往市場上賣得最好的產(chǎn)品,不是某項指標很好的產(chǎn)品,而是綜合指標好的產(chǎn)品。你說的準諧振在小功率上應(yīng)用往往受到成本的制約。2、我保留意見,回去好好復習下二極管的反向恢復過程。3、基本同意你的意見,但上面版主說的也沒有錯誤,次級整流管上的反向恢復電壓尖峰,跟二極管反向恢復電流有關(guān),跟變壓器次級漏感以及布線產(chǎn)生的雜散電感也有關(guān)4、到底CCM與DCM的效率哪個高,這個問題曾經(jīng)討論過很多次,到現(xiàn)在都沒有定論,我們的討論要建立在同樣的輸入輸出指標,同樣的成本,同樣的結(jié)構(gòu)尺寸的基礎(chǔ)上。我個人的經(jīng)驗,小功率DCM有優(yōu)勢,功率稍大就可以考慮CCM了。5、請注意樓頂?shù)臈l件,同步整流在這里不討論上面是個人見解,如有不對,請指教

就我所知,在小功率3W手機市場,的確看到些產(chǎn)品往諧振方向達到無初級DRC SNUBBER,無Photo,無TL431...等等的設(shè)計,而且已經(jīng)開始往12W甚至18W設(shè)計

總成本已經(jīng)接近USD:1.0的BOM Cose (含Case Cable 包裝唷)

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2010-07-31 09:33
@心中有冰
[圖片] 這個圖紙是二極管的反向恢復過程二極管的電壓電流變化圖紙,其中IF為二極管的正向平均電流,IRm為二極管的反向恢復最大電流,VDF為二極管的正向?qū)▔航?,VRm為反向最大電壓,VR為穩(wěn)態(tài)反向電壓,trr為反向恢復時間大家可以好好的看下這兩個圖紙,仔細的思考下反向恢復的過程,然后把自己的理解寫出來。

從上面的圖紙我們可以看到,在反向恢復完成之后,二極管的反向電壓達到最大

我們知道影響二極管反向恢復的主要參數(shù)的是反向恢復電荷Qrr,Qrr主要包含兩部分:a、儲存電荷(正向?qū)〞r儲存在高阻區(qū)的少數(shù)載流子);b、剩余電荷(正向電流終止后多余的多數(shù)及少數(shù)載流子)

在上圖中,Qrr的計算式為

 

可以看出,Qrr其實就是trr與時間軸包圍的面積。

Qrr還跟結(jié)溫及結(jié)電容有關(guān),結(jié)溫越高,結(jié)電容越大,Qrr也越大

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2010-07-31 09:47
@心中有冰
從上面的圖紙我們可以看到,在反向恢復完成之后,二極管的反向電壓達到最大我們知道影響二極管反向恢復的主要參數(shù)的是反向恢復電荷Qrr,Qrr主要包含兩部分:a、儲存電荷(正向?qū)〞r儲存在高阻區(qū)的少數(shù)載流子);b、剩余電荷(正向電流終止后多余的多數(shù)及少數(shù)載流子)在上圖中,Qrr的計算式為[圖片] 可以看出,Qrr其實就是trr與時間軸包圍的面積。Qrr還跟結(jié)溫及結(jié)電容有關(guān),結(jié)溫越高,結(jié)電容越大,Qrr也越大

而對于確定的一個二極管來說,結(jié)電容就固定了,那么二極管結(jié)電容兩端的反向電壓就為

U=Qrr/Cj

將Qrr=trr*IRm/2代入上式,就得到

U=(trr*IRm)/(2Cj)

由上式我們可以看出,反向恢復電壓尖峰與恢復的電流是有關(guān)系的,而且這個電壓是疊加在變壓器初級通過匝比折射過來的電壓上的

以上純粹是個人理解,不對之處請大家指出來

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胡莊主
LV.7
29
2010-07-31 15:01
好東西
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bode
LV.9
30
2010-07-31 15:39
@心中有冰
而對于確定的一個二極管來說,結(jié)電容就固定了,那么二極管結(jié)電容兩端的反向電壓就為U=Qrr/Cj將Qrr=trr*IRm/2代入上式,就得到U=(trr*IRm)/(2Cj)由上式我們可以看出,反向恢復電壓尖峰與恢復的電流是有關(guān)系的,而且這個電壓是疊加在變壓器初級通過匝比折射過來的電壓上的以上純粹是個人理解,不對之處請大家指出來

老兄的意思是, 這個反向電壓 的尖峰,等于Qrr/Cj?

有待高人來驗證

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dreamyou
LV.3
31
2010-07-31 17:17

嗯,我不是在灌水,只是為了日后方便查找

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