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LLC同步整流的討論。

我們都知道LLC震蕩中,當(dāng)開關(guān)頻率fs大于諧振頻率fr的時(shí)候,次級(jí)同步整流開關(guān)只需要和初級(jí)相同就行了,但是當(dāng)fs

 

圖中的D和E就是次級(jí)電流波形,可以看出,它是先于初級(jí)MOSFET的關(guān)斷就變?yōu)?了。在最理想的情況下,同步整流需要在次級(jí)電流變?yōu)?的那個(gè)點(diǎn)進(jìn)行MOSFET關(guān)斷。

一般的同步整流都是通過測量次級(jí)MOSFET的電壓或者電流來進(jìn)行開關(guān),但是這類芯片的運(yùn)用好像一直都有一些問題,而且也增加成本。

最近正在使用DSP進(jìn)行LLC控制,我想,如果能夠知道次級(jí)電流關(guān)斷到t2之間的時(shí)間的話就能夠精確的進(jìn)行同步整流控制。我們先假設(shè)這個(gè)時(shí)間為tsr。但是問題也隨之而來了,這個(gè)tsr具體是多少呢?我查了很多資料都沒有談到這個(gè)問題。

后來看了MicroChip的LLC源程序,它是和我一樣的想法,但是他是通過查表獲得的這個(gè)tsr,并沒有給出具體是怎么獲得tsr的。仔細(xì)看他的源程序,發(fā)現(xiàn)一個(gè)規(guī)律,基本是開關(guān)頻率越小,tsr就越大,而且基本是線性變化的。

現(xiàn)在是一籌莫展了,難道真的要逼我去進(jìn)行實(shí)際測量然后建立表格?

各位對這個(gè)問題有何看法,大家來談?wù)劙伞?/p>

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小鞏
LV.11
2
2012-04-11 11:57

學(xué)習(xí)中。

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2012-04-11 13:02
好好學(xué)習(xí),天天向上
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hh123
LV.4
4
2012-04-11 13:10

在Tsr時(shí)間內(nèi),次級(jí)輸入Mos仍然開通著,會(huì)有什么問題?

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2012-04-11 13:36

這個(gè)Tsr是開關(guān)周期的一半,減去諧振頻率倒數(shù)(諧振周期)的一半。Tsr=1/(2*fs)-1/(2*fr)

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w00d
LV.4
6
2012-04-11 13:55
@hh123
在Tsr時(shí)間內(nèi),次級(jí)輸入Mos仍然開通著,會(huì)有什么問題?
會(huì)造成能量倒灌,降低效率,甚至失控。
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w00d
LV.4
7
2012-04-11 13:57
@dreamer662006
這個(gè)Tsr是開關(guān)周期的一半,減去諧振頻率倒數(shù)(諧振周期)的一半。Tsr=1/(2*fs)-1/(2*fr)
這是如何得到的?有證明嗎?望不吝賜教
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2012-04-11 14:38
@w00d
這是如何得到的?有證明嗎?望不吝賜教
同意5貼的說法,次級(jí)整流管關(guān)斷導(dǎo)通的間隔時(shí)間就是諧振電流與勵(lì)磁電流重疊的那段時(shí)間,而這個(gè)時(shí)間就是二分之一開關(guān)周期減去二分之一諧振周期。樓主厲害,DSP控制LLC,不知數(shù)字電源離普及還有多長時(shí)間?成本真有優(yōu)勢嗎?一個(gè)DSP IC可不便宜啊,但是它能替代的就是模擬電源中的控制IC,運(yùn)放之類。功率器件,磁材還是必須要啊。門外漢,不了解。
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w00d
LV.4
9
2012-04-11 15:31
@heguangjing110
同意5貼的說法,次級(jí)整流管關(guān)斷導(dǎo)通的間隔時(shí)間就是諧振電流與勵(lì)磁電流重疊的那段時(shí)間,而這個(gè)時(shí)間就是二分之一開關(guān)周期減去二分之一諧振周期。樓主厲害,DSP控制LLC,不知數(shù)字電源離普及還有多長時(shí)間?成本真有優(yōu)勢嗎?一個(gè)DSPIC可不便宜啊,但是它能替代的就是模擬電源中的控制IC,運(yùn)放之類。功率器件,磁材還是必須要啊。門外漢,不了解。

謝謝回復(fù),如果這個(gè)公式真的正確的話那就解決我的大問題了。

至于說用DSP的成本,我感覺優(yōu)勢并不大,但也沒有什么劣勢。首先現(xiàn)在一個(gè)DSP大概零售價(jià)也只有20RMB,批量價(jià)格更低,我一個(gè)DSP控制了PFC和LLC兩塊電路,這就代替了兩個(gè)IC。但是因?yàn)樾枰狹OSFET驅(qū)動(dòng)IC,所以成本會(huì)高一點(diǎn)。

使用DSP也有很多優(yōu)點(diǎn):

1.使用軟件可以很好的進(jìn)行效率優(yōu)化,比如我現(xiàn)在PFC的母線電壓就不是一個(gè)恒定值,而是根據(jù)電網(wǎng)電壓實(shí)時(shí)計(jì)算,這樣就可以在110V和220V下都能得到一個(gè)較好的效率。

2.可以使用繼電器和電阻的方法防啟動(dòng)浪涌,熱敏電阻可不便宜啊,而且還有熱機(jī)啟動(dòng)的浪涌問題。在軟啟動(dòng)中可以尋找電網(wǎng)電壓的過零點(diǎn)進(jìn)行切換,做到完全的平順啟動(dòng),沒有任何的雜音。

3.采用較好的PFC算法也能達(dá)到很好的PF和THD,我現(xiàn)在是全電壓范圍(90~265VAC)PF>0.995, THD<5%。使用示波器看輸入電流也非常光滑,沒有毛刺。當(dāng)然還有優(yōu)化空間,以后要精調(diào)。

4.調(diào)試方便,比如調(diào)一個(gè)死區(qū)時(shí)間,我只要設(shè)置一下參數(shù)就行了,很簡單,還有就是調(diào)整環(huán)路參數(shù)的時(shí)候,以前用硬件簡直讓人發(fā)瘋,現(xiàn)在軟件現(xiàn)場修改,大概1分鐘就能試一套參數(shù),效率提高N倍。

5.很容易實(shí)現(xiàn)開路,短路,過流,過壓等各種保護(hù)。程序上加幾句話就是了。

6.系統(tǒng)靈活,基本調(diào)試好一個(gè)平臺(tái)之后就調(diào)好一個(gè)系列了,只要修改MOS管,變壓器,電感,然后再改改程序就行。

當(dāng)然,要使用DSP的電源肯定是高檔電源,幾十塊甚至幾塊錢的電源也不是我們的目標(biāo)。那個(gè)市場競爭太激烈了,我們也不想去和別人拼成本和價(jià)格。

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2012-04-11 15:54
@w00d
謝謝回復(fù),如果這個(gè)公式真的正確的話那就解決我的大問題了。至于說用DSP的成本,我感覺優(yōu)勢并不大,但也沒有什么劣勢。首先現(xiàn)在一個(gè)DSP大概零售價(jià)也只有20RMB,批量價(jià)格更低,我一個(gè)DSP控制了PFC和LLC兩塊電路,這就代替了兩個(gè)IC。但是因?yàn)樾枰狹OSFET驅(qū)動(dòng)IC,所以成本會(huì)高一點(diǎn)。使用DSP也有很多優(yōu)點(diǎn):1.使用軟件可以很好的進(jìn)行效率優(yōu)化,比如我現(xiàn)在PFC的母線電壓就不是一個(gè)恒定值,而是根據(jù)電網(wǎng)電壓實(shí)時(shí)計(jì)算,這樣就可以在110V和220V下都能得到一個(gè)較好的效率。2.可以使用繼電器和電阻的方法防啟動(dòng)浪涌,熱敏電阻可不便宜啊,而且還有熱機(jī)啟動(dòng)的浪涌問題。在軟啟動(dòng)中可以尋找電網(wǎng)電壓的過零點(diǎn)進(jìn)行切換,做到完全的平順啟動(dòng),沒有任何的雜音。3.采用較好的PFC算法也能達(dá)到很好的PF和THD,我現(xiàn)在是全電壓范圍(90~265VAC)PF>0.995,THD
很羨慕你的軟硬通吃,我是做模擬電源的,很想往數(shù)字電源發(fā)展,所以自學(xué)了DSP,單片機(jī),可以寫點(diǎn)小程序。但是對用MCU控制電源未能入門,請問前輩,對于數(shù)字電源這一塊,我怎樣才能較快入門?還望您抽點(diǎn)時(shí)間幫幫像我一樣的門外漢吧。謝謝了。
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LV.1
11
2012-04-11 16:42

推薦你用SRC內(nèi)置同步整流的吧

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w00d
LV.4
12
2012-04-11 16:52
@heguangjing110
很羨慕你的軟硬通吃,我是做模擬電源的,很想往數(shù)字電源發(fā)展,所以自學(xué)了DSP,單片機(jī),可以寫點(diǎn)小程序。但是對用MCU控制電源未能入門,請問前輩,對于數(shù)字電源這一塊,我怎樣才能較快入門?還望您抽點(diǎn)時(shí)間幫幫像我一樣的門外漢吧。謝謝了。

哦,,,,別說前輩,你在電源這一塊肯定比我領(lǐng)先。我以前一直搞通信的。

其實(shí)數(shù)字電源中的程序最麻煩的是要寫一個(gè)穩(wěn)定可靠的程序,這一點(diǎn)很難。要想寫一個(gè)高效、穩(wěn)定、易讀的程序沒有幾年功力,幾萬行程序的經(jīng)驗(yàn)是很難達(dá)到的。我已經(jīng)寫了15年的程序了,從大學(xué)時(shí)代就可以寫小游戲,一直到現(xiàn)在還是感覺有時(shí)候?qū)懙某绦虿焕硐搿?/p>

推薦你先看2本書吧,一個(gè)是操作系統(tǒng)原理還有一個(gè)是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。具體書名忘記了,你百度一下應(yīng)該有的。

另外多看看別人寫的程序,也自己多寫點(diǎn),無所謂哪方面的程序,就是寫計(jì)算機(jī)上層程序也是一樣的。

有什么問題可以一起討論一下。

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w00d
LV.4
13
2012-04-11 17:36

5樓的公式可能有些問題,如果按照這個(gè)公式那么當(dāng)fs

而且從圖中可以看出,次級(jí)電流0點(diǎn)是諧振電感電流和勵(lì)磁電感電流相等的時(shí)間點(diǎn)。這應(yīng)該不是恒定的。

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2012-04-11 17:56
@w00d
哦,,,,別說前輩,你在電源這一塊肯定比我領(lǐng)先。我以前一直搞通信的。其實(shí)數(shù)字電源中的程序最麻煩的是要寫一個(gè)穩(wěn)定可靠的程序,這一點(diǎn)很難。要想寫一個(gè)高效、穩(wěn)定、易讀的程序沒有幾年功力,幾萬行程序的經(jīng)驗(yàn)是很難達(dá)到的。我已經(jīng)寫了15年的程序了,從大學(xué)時(shí)代就可以寫小游戲,一直到現(xiàn)在還是感覺有時(shí)候?qū)懙某绦虿焕硐?。推薦你先看2本書吧,一個(gè)是操作系統(tǒng)原理還有一個(gè)是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。具體書名忘記了,你百度一下應(yīng)該有的。另外多看看別人寫的程序,也自己多寫點(diǎn),無所謂哪方面的程序,就是寫計(jì)算機(jī)上層程序也是一樣的。有什么問題可以一起討論一下。
謝謝你的建議,共同進(jìn)步!
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huchuyou
LV.5
15
2012-04-11 18:27

頂起,學(xué)習(xí)!

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2012-04-11 20:35
@w00d
5樓的公式可能有些問題,如果按照這個(gè)公式那么當(dāng)fs

 

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2012-04-12 09:22
@w00d
5樓的公式可能有些問題,如果按照這個(gè)公式那么當(dāng)fs

諧振頻率是人訂的DSP怎會(huì)知道,寫程序的人必須提供設(shè)定功能給使用者自行設(shè)定,提供參考。

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w00d
LV.4
18
2012-04-12 09:48
@peterchen0721
諧振頻率是人訂的DSP怎會(huì)知道,寫程序的人必須提供設(shè)定功能給使用者自行設(shè)定,提供參考。

諧振頻不就是

   

這在電路設(shè)計(jì)好之后就是定的,怎么會(huì)改變呢?

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hh123
LV.4
19
2012-04-12 12:58
@w00d
諧振頻不就是[圖片]   這在電路設(shè)計(jì)好之后就是定的,怎么會(huì)改變呢?

這個(gè)是定的,變的是開關(guān)頻率,通過改變諧振腔的阻抗來應(yīng)對輸入電壓的變化??梢院唵蔚貙SR與輸入電壓看成是線性關(guān)系,輸入電壓越小,這個(gè)時(shí)間越大

具體的對應(yīng)公式很復(fù)雜,個(gè)人感覺可以參考目前可工作于CCM的同步整流來設(shè)計(jì)。

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hh123
LV.4
20
2012-04-12 13:03
@hh123
這個(gè)是定的,變的是開關(guān)頻率,通過改變諧振腔的阻抗來應(yīng)對輸入電壓的變化??梢院唵蔚貙SR與輸入電壓看成是線性關(guān)系,輸入電壓越小,這個(gè)時(shí)間越大具體的對應(yīng)公式很復(fù)雜,個(gè)人感覺可以參考目前可工作于CCM的同步整流來設(shè)計(jì)。

你說的:會(huì)造成能量倒灌,降低效率,甚至失控。

這個(gè)不是很理解

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w00d
LV.4
21
2012-04-12 13:11
@hh123
這個(gè)是定的,變的是開關(guān)頻率,通過改變諧振腔的阻抗來應(yīng)對輸入電壓的變化??梢院唵蔚貙SR與輸入電壓看成是線性關(guān)系,輸入電壓越小,這個(gè)時(shí)間越大具體的對應(yīng)公式很復(fù)雜,個(gè)人感覺可以參考目前可工作于CCM的同步整流來設(shè)計(jì)。

在CCM方式下就簡單了,和初級(jí)一起開關(guān)就行了,頂多加一點(diǎn)保護(hù)時(shí)間。

關(guān)鍵就在DCM模式下,也就是開關(guān)頻率小于諧振頻率的情況下,該怎么確定次級(jí)MOSFET的關(guān)斷時(shí)間。

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w00d
LV.4
22
2012-04-12 13:25
@hh123
你說的:會(huì)造成能量倒灌,降低效率,甚至失控。這個(gè)不是很理解
能量倒灌的問題,我也是說不太清楚,但是這是從其他論文中看到的,應(yīng)該沒有錯(cuò)。
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2012-04-12 15:58
@w00d
在CCM方式下就簡單了,和初級(jí)一起開關(guān)就行了,頂多加一點(diǎn)保護(hù)時(shí)間。關(guān)鍵就在DCM模式下,也就是開關(guān)頻率小于諧振頻率的情況下,該怎么確定次級(jí)MOSFET的關(guān)斷時(shí)間。

仔細(xì)想了下,5樓的那種算法是不夠精確,應(yīng)該是與sine波有關(guān)系的函數(shù),太過復(fù)雜,其實(shí)想工作在次級(jí)整流CCM模式下也不是很難,因?yàn)槟闱凹?jí)肯定有PFC,在計(jì)算變壓器時(shí)讓其在滿載時(shí)的工作頻率=諧振頻率即可。另外一點(diǎn),在Tsr期間,保持整流MOS開通到底有沒有危害,因?yàn)榇藭r(shí)變壓器不在傳遞能量,次級(jí)相當(dāng)于開路。否則程序?qū)懫饋聿缓唵巍侵骷佑停?/p>

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w00d
LV.4
24
2012-04-12 16:15
@heguangjing110
仔細(xì)想了下,5樓的那種算法是不夠精確,應(yīng)該是與sine波有關(guān)系的函數(shù),太過復(fù)雜,其實(shí)想工作在次級(jí)整流CCM模式下也不是很難,因?yàn)槟闱凹?jí)肯定有PFC,在計(jì)算變壓器時(shí)讓其在滿載時(shí)的工作頻率=諧振頻率即可。另外一點(diǎn),在Tsr期間,保持整流MOS開通到底有沒有危害,因?yàn)榇藭r(shí)變壓器不在傳遞能量,次級(jí)相當(dāng)于開路。否則程序?qū)懫饋聿缓唵巍侵骷佑停?/span>

確實(shí)是和sin波有關(guān)系,而且是諧振電流的sin波和勵(lì)磁電流的直線相交點(diǎn)。諧振電流直線的斜率是知道的K=N×Vo/Lm,N是變壓器的匝數(shù)比,Vo是輸出電壓,Lm是勵(lì)磁電感。但是不知道它的起始點(diǎn)在那里,所以還是求不出這條直線的方程。同樣的道理,諧振電流的sin波頻率也知道,就是不知道它的相位和幅度。

要是知道那些參數(shù),求出了Tsr的公式,倒是不怕程序的麻煩,一般這種復(fù)雜公式都是用matlab先算好了,然后查表的。

在Tsr期間保持MOS管導(dǎo)通肯定是有危害的,輕則降低效率,重則電路失控。我們不要求達(dá)到最理想情況,但是也要沒有太大偏差吧??梢蕴嵩缫稽c(diǎn)關(guān)斷,然后利用一下MOS的體二極管。

讓LLC一直都工作于CCM模式確實(shí)是個(gè)討巧的解決辦法,但是我們?yōu)榱颂岣咴谌妷悍秶碌腜FC效率,母線電壓肯定是要調(diào)整的,當(dāng)母線電壓降低的時(shí)候,LLC開關(guān)頻率必然需要小于諧振頻率fr。

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2012-04-13 09:16
@w00d
諧振頻不就是[圖片]   這在電路設(shè)計(jì)好之后就是定的,怎么會(huì)改變呢?

想表達(dá)的意思為程序必須在沒有程式員情形下就可以調(diào)整想做的Fr,沒有錯(cuò)就要像現(xiàn)行的模擬IC一樣方便。LLC(SRC)在真實(shí)使用過程中CCM/CRM/DCM絕對必要,為什麼目前有加SR功能的IC如此稀少就因?yàn)镈CM同整(SR)無法精確控制。可以看一下已經(jīng)成功的案例其輸出都有一個(gè)PWM引擎(應(yīng)該就是PLL),所以不能都靠指令來完成(太耗資源)。至於關(guān)鍵技術(shù)CRM(Fr)進(jìn)入DCM(Fsw

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2012-04-13 09:20
@w00d
能量倒灌的問題,我也是說不太清楚,但是這是從其他論文中看到的,應(yīng)該沒有錯(cuò)。
在DCM狀態(tài)下如果SR導(dǎo)通時(shí)間過長,就會(huì)把電路變成PP架構(gòu),成為升壓線路反相向高壓充電。提供參考。
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w00d
LV.4
27
2012-04-13 10:27
@peterchen0721
想表達(dá)的意思為程序必須在沒有程式員情形下就可以調(diào)整想做的Fr,沒有錯(cuò)就要像現(xiàn)行的模擬IC一樣方便。LLC(SRC)在真實(shí)使用過程中CCM/CRM/DCM絕對必要,為什麼目前有加SR功能的IC如此稀少就因?yàn)镈CM同整(SR)無法精確控制??梢钥匆幌乱呀?jīng)成功的案例其輸出都有一個(gè)PWM引擎(應(yīng)該就是PLL),所以不能都靠指令來完成(太耗資源)。至於關(guān)鍵技術(shù)CRM(Fr)進(jìn)入DCM(Fsw

感謝回復(fù)

我們是要做個(gè)成品電源,不是通用LLC的IC。作為一個(gè)產(chǎn)品不可能在使用過程中還要用戶進(jìn)行設(shè)置。理想情況應(yīng)該是能自動(dòng)進(jìn)行切換的。

我的想法是,在LLC輸入電壓已知,輸出功率也知道的情況下,應(yīng)該是能夠通過理論計(jì)算Tsr的值的。但是我現(xiàn)在不知道怎么算。如果你有任何建議的話請不吝賜教。

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2012-04-14 09:53
@w00d
感謝回復(fù)我們是要做個(gè)成品電源,不是通用LLC的IC。作為一個(gè)產(chǎn)品不可能在使用過程中還要用戶進(jìn)行設(shè)置。理想情況應(yīng)該是能自動(dòng)進(jìn)行切換的。我的想法是,在LLC輸入電壓已知,輸出功率也知道的情況下,應(yīng)該是能夠通過理論計(jì)算Tsr的值的。但是我現(xiàn)在不知道怎么算。如果你有任何建議的話請不吝賜教。

你負(fù)責(zé)功率端的設(shè)計(jì)嗎?不然Fr要由誰決定?因此還是要有人去定義Fr。整個(gè)LLC設(shè)計(jì)是由輸出需求往回推算而來,但是輸出功率雖然MCU可以量出電壓電流,如果"人"不去定義輸出功率是無法設(shè)計(jì)出諧振零件的,MCU也無法自動(dòng)檢出判斷什麼工作狀態(tài)。例如從初始狀態(tài)開始請問MCU能靠檢知資料算出(決定)Fmax嗎?如果能求出這一個(gè)結(jié)果那程序就是通用型就能自動(dòng)找出Fr。數(shù)字電源本就難以完全取代模擬電路,要中西合併才能快速做出好產(chǎn)品。提供參考。

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井底蛙
LV.7
29
2012-04-14 10:02
值得關(guān)注!
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w00d
LV.4
30
2012-04-14 10:10
@peterchen0721
你負(fù)責(zé)功率端的設(shè)計(jì)嗎?不然Fr要由誰決定?因此還是要有人去定義Fr。整個(gè)LLC設(shè)計(jì)是由輸出需求往回推算而來,但是輸出功率雖然MCU可以量出電壓電流,如果"人"不去定義輸出功率是無法設(shè)計(jì)出諧振零件的,MCU也無法自動(dòng)檢出判斷什麼工作狀態(tài)。例如從初始狀態(tài)開始請問MCU能靠檢知資料算出(決定)Fmax嗎?如果能求出這一個(gè)結(jié)果那程序就是通用型就能自動(dòng)找出Fr。數(shù)字電源本就難以完全取代模擬電路,要中西合併才能快速做出好產(chǎn)品。提供參考。
我們做的是LED驅(qū)動(dòng),負(fù)載是大致不變的,只會(huì)在有限范圍內(nèi)波動(dòng)。所以負(fù)載一直都處于滿載狀態(tài)。Fr是不變的。
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hh123
LV.4
31
2012-04-14 11:00
@peterchen0721
在DCM狀態(tài)下如果SR導(dǎo)通時(shí)間過長,就會(huì)把電路變成PP架構(gòu),成為升壓線路反相向高壓充電。提供參考。
誰有相關(guān)的分析,貼出來看看
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