愛伊米

乾貨|資深工程師總結的22個電源研發問題

問題一:我們小功率用到最多的反激電源,為什麼我們常常選擇65K或者100K(這些頻率段附近)作為開關頻率?

有哪些原因制約了?

或者哪些情況下我們可以增大開關頻率?

或者減小開關頻率?

開關電源為什麼常常選擇65K或者100K左右範圍作為開關頻率,有的人會說IC廠家都是生產這樣的IC,當然這也有原因。每個電源的開關頻率會決定什麼?

應該從這裡去思考原因。還會有人說頻率高了EMC不好過,一般來說是這樣,但這不是必然,EMC與頻率有關係,但不是必然。想象我們的

電源開關頻率提高了,直接帶來的影響是什麼?

當然是MOS開關損耗增大,因為單位時間開關次數增多了。

如果頻率減小了會帶來什麼?

開關損耗是減小了,但是我們的儲能器件單週期提供的能量就要增多,勢必需要的變壓器磁性要更大,儲能電感要更大了。選取在65K到100K左右就是一個比較合適的經驗折中,電源就是在折中合理化折中進行。

假如在特殊情形下,輸入電壓比較低,開關損耗已經很小了,不在乎這點開關損耗嗎,那我們就可以提高開關頻率,起到減小磁性器件體積的目的。

如何選擇合適IC的開關頻率?主流IC的開關頻率為什麼是大概是這麼一些範圍?開關頻率和什麼有關,說的是普遍情況,不是想鑽牛角尖好多IC還有什麼不同的頻率。更多的想發散大家思維去注意到這些問題!

我這裡想說的普遍情況,主要想提的是開關頻率和什麼有關,如何去選擇合適開關頻率,為什麼主流IC以及開關頻率是這麼多,注意不是一定,是普遍情況,讓新手區理解一般行為,當然開關電源想怎麼做都可以,要能合理使用。

1、你是如何知道一般選擇65或者100KHZ,作為開關電源的開關頻率的?(調研普遍的大廠家主流IC,這二個會比較多,當然也有一些在這附近,還有一些是可調的開關頻率)

2、又是如何在工作中發現開關電源開關頻率確實工作在65KHZ,或100KHZ的。(從設計角度考量,普遍電源使用這個範圍)

3、有兩張以上的測試65KHZ100KHZ頻率的圖片說明嗎?(何止二張圖片,毫無意義)

4、你是否知道開關電源可以工作在1。5HZ。(你覺得這樣談有必要,工作沒有什麼不可以,純熟鑽牛角尖,做技術切記鑽牛角尖,那你能談談為什麼普遍電源不工作在1。5HZ,說這個才有意義,你做出1。5HZ的電源純屬毫無意義的事情)

提醒:

做技術人員切記鑽牛角尖,咱們不是校園研究派,是需要將理論與實踐現結合起來,做出來的產品才是有意義的產品!

問題二:

LLC中為什麼我們常在二區設計開關頻率?

一區和三區為什麼不可以?

有哪些因素制約呢?

或者如果選取一區和三區作為開關頻率會有什麼後果呢?

LLC的原理是利用感性負載隨開關頻率的增大而感抗增大,來進行調節輸出電壓的,也就是PFM調製。並且MOS管開通損耗ZVS比ZCS小,一區是容性負載區,自然不可取。那麼三區,開關頻率大於諧振頻率,這個仍是感性負載區,按道理MOS實現ZVS沒有問題,確實如此。但是我們不能忽略副邊的輸出二極體關斷。也就是原邊MOS管關斷時,諧振電流並沒有減小到和勵磁電流相等,實現副邊整流二極體軟關斷。這也是我們通常也不選擇三區的原因。

我們不能只按前人的經驗去設計,而要知道只所以這樣設計是有其必然的道理的!

問題三:

當我們反激的佔空比大於50%會帶來什麼?

好的方面有哪些?

不好的方面有哪些?

反激的佔空比大於50%意味著什麼,佔空比影響哪些因素

?第一:

佔空比設計過大,首先帶來的是匝比增大,主MOS管的應力必然提高。一般反激選取600V或650V以下的MOS管,成本考慮。佔空比過大勢必承受不起。

第二點:

很重要的是很多人知道,需要斜坡補償,否則環路震盪。不過這也是有條件的,右平面零點的產生需要工作在CCM模式下,如果設計在DCM模式下也就不存在這一問題了。這也是小功率為什麼設計在DCM模式下的其中一個原因。當然我們設計足夠好的環路補償也能克服這一問題。

當然在特殊情形下也需要將佔空比設計在大於50%,單位週期內傳遞的能量增加,可以減小開關頻率,達到提升效率的目的,如果反激為了效率做高,可以考慮這一方法。

問題四:

反激電源如果要做到一定的效率,需要從哪些方面著手?

準諧振?

同步整流?

反激的一大劣勢就是效率問題,改善效率有哪些途徑可以思考的呢?減小損耗是必然的,損耗的點有開關管,變壓器,輸出整流管,這是主要的三個部分。

開關管我們知道反激主要是PWM調製的硬開關居多,開關損耗是我們的一大難點,好在軟開關的出現看到了希望。反激無法向LLC那樣做到全諧振,那隻能朝準諧振去發展(部分時間段諧振),這樣的IC也有很多問世,我司用的較多是NCP1207,透過在MOS管關斷後,下一次開通前1腳檢測VCC電壓過零後,然後在一個設定時間後開通下一週期。

變壓器的損耗如何做到最小,完美使用的變壓器後面問題會涉及到。

同步整流一般在輸出大電流情況下,副邊整流流二極體,哪怕用肖特基損耗依然會很大,這時候採用同步整流MOS替代肖特基二極體。有些人會說這樣成本高不如用LLC,或者正激呢,當然沒有最好的,只有更合適的。

問題五:

電源的傳導是怎麼形成的?

傳導的途徑有哪些?

常用的手段?

電源的輻射受哪些東西影響?

怎麼做大功率的EMC。

電源傳導測量方式是透過接收輸入埠L,N,PE來自電源內部的高頻干擾(一般150K到30M)。

解決傳導必須弄清楚透過哪些途徑減弱埠接收到的干擾。

乾貨|資深工程師總結的22個電源研發問題

乾貨|資深工程師總結的22個電源研發問題

如圖:一般有二種模式:L,N差模成分,以及透過PE地迴路的共模成分。有些頻率是差共模均有。

透過濾波的方式:一般採用二級共模搭配Y電容來濾去,選擇的方式技巧也很重要,布板影響也很大。一般靠近埠放置低U電感,最好是鎳鋅材質,專門針對高頻,繞線方式採用雙線並繞,減少差模成分。後級一般放置感量較大,在4MH到10MH附近,只是經驗值,具體需要與Y電容搭配。X電容濾差模也需要靠近埠,一般放在二級共模中間。放置Y電容,電容布板時走線需要加粗,不可外掛,否則效果很差。(這些只是輸入濾波網路上做文章)

當然也可以從源頭上下手,傳導是輻射耦合到線路中的結果,減弱了開關輻射也能對傳導帶來好處。影響輻射的幾處一般有MOS管開通速度,整流管導通關斷,變壓器,以及PFC電感等等。這些電路上的設計需要與其他方面折中不做詳述。

一些經驗技巧:針對大功率的EMC一般需要增加遮蔽,立竿見影,遮蔽的部位一般有幾處選擇:

第一:

輸入EMI電路與開關管間遮蔽,這對EMC有很大的作用,很多靠濾波器無效的採用該方法一般很有效果。

第二:

變壓器初次級遮蔽,一般設計變壓器若有空間最好加上遮蔽。

第三:

散熱器的位置能很好充當遮蔽,合理布板利用,散熱器接地選擇也很重要。

第四:判斷輻射源頭位置,一般有幾個簡單的方法,不一定完全準確,可以參考,輸入線套磁環若對EMC有好處,一般是原邊MOS管,輸出線套磁環若對EMC有效果,一般是副邊輸出整流管,尤其是大於100M的高頻。可以考慮在輸出加電容或者共模電感。

當然還有很多其他的細節技巧,尤其是布板環路方面的,後面對LAYOUT會單獨講解。

問題六:

我們選擇拓撲時需要考慮哪些方面的因素?

各種拓撲使用環境及優缺點?

設計電源的第一步不知道大家會想到什麼呢?我是這麼想,細緻研究客戶的技術指標要求,轉換為電源的規格書,與客戶溝通指標,不同的指標意味著設計難度和成本,也是對我提出的問題有很大的影響,選擇拓撲時根據我們的電源指標結合成本來考慮的,哪常用的幾種拓撲特點在哪呢 ?

這裡主要談隔離式,非隔離式應用有限,當然也是成本最低的。

反激特點:

適用在小於150W,理論這麼說,實際大於75W就很少用,不談很特殊的情況。反激的有點成本低,除錯容易(相對於半橋,全橋),主要是磁芯單向勵磁,功率由侷限性,效率也不高,主要是硬開關,漏感大等等原因。全電壓範圍(85V-264V)效率一般在80%以下,單電壓達到80%很容易。

正激特點:

功率適中,可做中小功率,功率一般在200W以下,當然可以做很大功率,只是不常常這麼做,原因是正激和反激一樣單向勵磁,做大功率磁芯體積要求大,當然採用2個變壓器串並聯的也有,注意只談一般情形,不誤導新人。正激有點,成本適中,當然比反激高,優點效率比反激高,尤其採用有源箝位做原邊吸收,將漏感能量重新利用。

半橋:

目前比較火的是LLC諧振半橋,中小功率,大功率通吃型。(一般大於100W小於3KW)。特點成本比反激正激高,因為多用了1個MOS管(雙向勵磁)和1個整流管,控制IC也貴,環路設計業複雜(一般採用運放,尤其還要做電流環)。優點:採用軟開關,EMC好,效率極高,比正激高,我做過960W LLC,效率可達96%以上(全電壓)(當然PFC是採用無橋方式)。其它半橋我不推薦,至少我不會去用,比較老的不對稱橋,很難做到軟開關,LLC成熟以前用的多,現在很少用,至少艾默生等大公司都傾向於LLC,跟著主流走一般都不會錯。

全橋:

一般用在大於2KW以上,首推移相全橋,特點,雙向勵磁,MOS管應力小,比LLC應力小一半,大功率尤其輸入電壓較高時,一般用移相全橋,輸入電壓低用LLC。成本特別高,比LLC還多用2個MOS。這還不是首要的,主要是驅動複雜,一般的IC驅動能力都達不到,要將驅動放大,採用隔離變壓器驅動,這裡才是成本高的另一方面。

推輓:

應用在大功率,尤其是輸入電壓低的大功率場合,特點電壓應力高,當然電流應力小,大功率用全橋還是推輓一般看輸入電壓。變壓器多一個繞組,管子應力要求高,當然常提到的磁偏磁也需要克服。這個我真沒用過,沒涉及電力電源,很難用到它的時候。

問題七:

考慮電源成本時,我們要從哪裡下手呢?

設計電源,成本評估必不可少,目前客戶將電源的成本壓得很低,各大競爭對手無不都在打價格戰,大家都能做出電源來,就看誰做得更便宜,才能贏得訂單,從哪些方面入手有利於我們陳本呢:

第一:

技術指標。電源技術指標越高,成本越高,如果你的電源成本高了,那你可以打你的效能指標賣點,多了效能要求,電路增多了成本自然高。也是和客戶談話的資本。

第二:

物料採購成本,為什麼大公司電源利潤高?無非是他們有著優越的採購平臺,採購量大,物料成本低,當然成本更低。如果不考慮採購,作為工程師必須弄清楚不同物料對應的成本,比如能用貼片,少用外掛,(比如外掛電阻比貼片成本高),能用國產,不用臺資,能用臺資不用日系,這裡的價格差異不菲。(比如日系電容比國產電容價格高几倍不止!!!當然質量也有差異;)

第三:

影響成本的重要器件:變壓器,電感,MOS管,電容,光耦,二極體及其他半導體器件,IC等。 不同的變壓器廠家繞出來的變壓器價格差異很大,MOS管應力,熱阻選擇夠用就行,IC方案的成本等等

其它方面導致成本問題:器件散熱器,大小合適,多了就是浪費錢。PCB布板,能用單面板用成雙面板就是浪費錢,PCB布板工藝,選擇合理的工藝加工成本低,生產效率高。

問題八:

電源的環路設計,電源哪些部分影響電源的環路?

好的環路有哪些指標決定?

電源的環路設計一直是一個難點,為什麼這麼說,因為主要影響的因素太多,理論計算很難做到準確,模擬也是基於理想化模型,在這裡只談關於環路設計的一些影響因素,從定性的角度去理解環路以及怎麼去做環路補償。

環路是基於輸入輸出波動時,需要透過反饋,環路相應告知控制IC去調節,維持輸出的穩定。電源環路一般都是串聯負反饋,有的是電壓串聯負反饋(CC模式下),有的是電流串聯負反饋(CV模式下)。

那有哪些地方會影響環路呢?電路中的零點以及極點。零點一般會導致增益上升,引起90度相移(右半平面零點會引起-90度相移)。極點一般會導致增益下降,引起-90度相移,左半平面極點會引起系統震盪。所以我們需要藉助零點極點補償手段去合理調控我們的環路。對於低頻部分,為了滿足足夠增益一般引入零點補償,對於高頻干擾一般引入極點補償去抵消,減少高頻干擾。

環路穩定的原則是:1。在穿越頻率處(即增益為零dB時的頻率),系統的相位餘量大於45度。

2。在相位達到-180度時增益的餘量大於-12dB。3。避免過快的進入穿越頻率,在進入穿越頻率附近的曲線斜率為-1。

針對一般反激電路:1。產生零點的有輸出濾波電容 :可以使環路增益上升。(一般在中頻4K左右,對增益有好處,無需補償)

2。若工作在CCM模式下還會產生右半平面零點。在高頻段,可採用極點補償。這個一般很難補償,儘量避免,讓穿越頻率小於右半平面零點頻率(15K左右,隨負載變化會變化),選取3。負載會產生低頻極點。採用低頻零點去補償。4。LC濾波器會產生低頻極點,需要採用零點補償。在心中要清楚哪些零極點是利是弊,針對性補償。

補償的電路,針對電源環路來說比較簡單,一般採用對運放採用2型補償,也有的會採用3型補償很少用。

問題九:

對各種拓撲的軟開關形式有哪些?

軟開關是如何實現的?

軟開關目前使用很頻繁,一來可以提升次效率,二來可以利於EMC。很多拓撲都開始利用軟開關了,就連反激如果為了做高效率也引入了準諧振來實現軟開關,這個在前面問題已講過。LLC的軟開關在前面問題也提過實現條件,具體實現過程沒有細講。這裡就分享下我對軟開關的理解。

實現條件及過程:利用軟開關需要二個元素,一個是C一個是L來實現諧振(當然也可以多諧振形式),諧振會產生正弦波,正弦波就能實現過零。如果是串聯諧振屬於電壓諧振,並聯諧振屬於電流諧振。

其次軟開關和硬開關的差異是:硬開關過程中電壓電流有重疊,軟開關要麼電流為零(ZCS)要麼電壓為零(ZVS)。MOS管的軟開關可以利用結電容或者並電容,然後串電感實現串聯ZVS,例如準諧振反激,有源箝位吸收電路,移向全橋的軟開關。也有LC並聯ZCS,不過用的很少,因為MOS管ZVS的損耗小於ZCS。LLC屬於串並聯式,不過我們利用的是ZVS區。(在死區的時候諧振電流過零,上管軟開通前,先給下管結電容充電,上管實現軟開通)

問題十:

什麼樣的變壓器才算是最完美適用的?

變壓器決定了什麼,影響了什麼?

設計變壓器是各種拓撲的核心點之一,變壓器設計的好壞,影響電源的方方面面,有的無法工作,有的效率不高,有的EMC難做,有的溫升高,有的極限情況會飽和,有的安規過不了,需要綜合各方面的因素來設計變壓器。

設計變壓器從哪裡入手呢?一般來說根據功率來選擇磁芯大小,有經驗的可參考自己設計過的,沒經驗的只能按照AP演算法去算,當然還要留有一定的餘量,最後實驗去檢驗設計的好壞。

一般小功率反激推薦的用的比較多EE型,EF型,EI型,ER型,中大功率PQ的用的比較多,這裡面也有每個人的習慣以及不同公司的平臺差異,功率很大的,沒有適合的磁芯,可以二個變壓器原邊串副邊並的方式來做。

不同拓撲對變壓器的要求也不一樣,比如反激,需要考慮的是需要工作在什麼模式下,感量如何調節適中。尤其是多路輸出一定要注意負載調整率滿足需求,耦合的效果要好,比如採用並繞,均勻繞制,以及副邊匝數儘可能增多。MOS管耐壓決定匝比,怎麼選取合適的佔空比,選取多大的Bmax(一般小於0。35,當然0。3更好,即時短路也不會飽和太嚴重)有的還需要增加遮蔽來整改EMC,原副邊遮蔽一般加2層,外遮蔽1層就好。

大功率變壓器一般更多的是關注損耗,需要銅損和磁損達到平衡,還要考慮到風冷自然冷,電流密度多大合適,功率稍大(大於150W)的一般電流密度相對取小些(3。5-4。5),功率小的(5。0-7。0)。

還要清楚電源過的什麼安規,擋牆是不是足夠,層間膠帶是否設定合理也是不可以忽視的,一旦要做認證去改變壓器也是影響進度的。

問題十一:

我們真的需要到迷戀設計工具,依賴模擬的地步嗎?

電源的設計工具主要用在以下幾個方面:1。選擇磁芯及設計變壓器 2。環路模擬設計 3。主功率拓撲模擬4。類比電路模擬 5。熱模擬(針對大功率)6。計算工具(計算書) 等等。

對於新人來說,我給的建議少用工具,多計算,自己把握設計的過程,因為工具是人做的,不同人的設計習慣差異,不能用一個固定的設計模式來設計不同的電源。

有些模擬可以與設計相結合:比如環路設計好後是很難直接滿足設計需求的,模擬可以在試驗前很好驗證,但模擬也不是完全和試驗一樣,至少不會差太遠。

熟練運用Mathcad和Saber也是必要的,只是很多我們需要弄清原理的層面,把工具只需要當做計算器來使用,更快速方便更高效來滿足我們設計就好,想純依賴工具來設計電源,無疑是走入極大誤區。

問題十二:

評判一塊電源板LAYOUT好壞有哪些地方能一陣見血發現?

什麼樣的PCB是一塊好的PCB,至少要滿足以下一個方面:1。電效能方面干擾小,關鍵訊號線及底線走的合理,各方面效能穩定(前提是電路無缺陷)。2。利於EMC,輻射低,環路走的合理。3。滿足安規,安規距離滿足要求。4。滿足工藝,量產可生產性,以及減小生產成本。5。美觀,佈局規則有序(器件不東倒西歪),走線漂亮美觀,不七彎八繞的。

如何才能做到以上幾點,分享我的布板經驗:

1.佈局前,

瞭解清楚電源的規格書,電源的規格,有無特殊要求,以及要過的安規標準。

結構輸入條件是不是準確,以及風道的確認,輸入輸出埠的確認,以及主功率流向。

工藝路線選取,根據器件的密度,以及有無特殊器件,選擇相對應工藝路線。

2.佈局中,

注意合理的佈局,保證四大環路儘可能小,提前預判後續走線是否好走。變壓器的擺放基本決定了整體的佈局,一定要慎重,放到最佳位置。EMI部分的佈局流向清晰,與其它主功率部分有清晰的隔離帶。減少受到主功率開關器件的干擾。各吸收回路的面積儘可能小,散熱器的長度以及位置要合理,不擋風道。

3.走線部分,

輸入EMI電路的走線是否滿足安規,原副邊距離,輸入輸出對大地的距離都要滿足安規。走線的粗細是否滿足足夠的電流大小,關鍵訊號(例如驅動訊號,取樣訊號,地線是否合理),驅動訊號不要干擾敏感訊號(高頻訊號);取樣訊號是否取樣準確,是否會受到干擾;地線是否拉得合理(有時需要單點接地,有時需要多點接地跟實際需要有關),主功率地和訊號地嚴格區分開,原邊晶片地從取樣電阻取,不要從大電解取(尤其是取樣電阻和大電解地距離遠時),VCC的地前級地回大電解,二級電容地接晶片,反饋訊號也單點接IC,地單點接IC。散熱器的地必須接主功率地,不能接訊號地等等很多的細節要求。

問題十三:

電源的元器件你懂多少?

MOS管結電容多大,對哪些有影響?

RDS跟溫度是什麼關係?

肖特基反向恢復電流影響什麼?

電容的ESR會帶來哪些影響?

電源中的設計的器件型別很多,主要有半導體器件如:MOS管,三極體,IC,運放,二極體,光耦等;磁性器件:電感,變壓器,磁珠等;電容:Y電容,X電容,瓷片電容,電解電容,貼片電容等;每種器件都有其規格,極限引數。

常規的引數在我們選型很容易把握,例如選取MOS管,耐壓引數肯定會考慮,額定電流也會考慮,導通電阻我們會考慮,但還有一些寄生引數以及一些隨溫度變化特性的引數卻很少去注意,或者只有在發現問題的時候才會去找。導通電阻Rds(on)隨溫度升高其阻值是變大的,設計MOS管損耗時要考慮到其工作的環境溫度。結電容影響到我們的開通損耗,也會影響到EMC。

肖特基二極體耐壓,額定電流一般很好注意,有些引數例如導通壓降在溫度升高時會減小,反向恢復時間短,不過漏電流大(尤其是考慮到高溫時漏電流影響就更大了),寄生電感會引起關斷尖峰很高。

電容一個重要引數ESR,在計算紋波時通常會考慮,ESR一般與C的關聯是很大的,不過不同廠家的品質因素影響也是很巨大,一定要具體分清楚。

一般估算公司可參考:ESR=10/(C的0。73次方),電容在高溫時壽命會縮短,低溫時容量會減小,漏電流也會增加等等;

當然器件在特殊情形表現出來的特性差異是值得我們思考的問題,請大家多多思量,對於我們解決特殊情況下的問題非常有幫助。

問題十四:

你對磁性材料瞭解多少,磁環和磁芯有哪些差異?

低磁環和高磁環用在什麼情況?

磁性器件對開關電源的重要性不言而喻,可以說是電源的心臟部位。 磁性材料的種類也繁多,常用來做變壓器的一般是鐵氧體材料,主要是價格便宜,開關頻率最大 能做到1000K,夠一般情況下使用了。鐵氧體磁芯既可以做主變壓器也可以做電感,如PFC電感(一般鐵矽鋁材質居多,價效比高),儲能電感也可以。當然在要求高的情況下,尤其是大功率一般用磁環,主要是感量可以做大,不易飽和,相對鐵氧體磁芯來說,不過缺點是價格貴,尤其是大電流,繞制工藝較困難。磁環也分高U值和低U值,主要也是磁環的材料不同照成,高U環磁環外觀是綠色,一般EMI電路的共模電感選用,感量會相對較大濾低頻,顏色偏灰的是低U環,感量很低,濾高頻。一般為了EMC都是搭配使用效果一般都比較好!

問題十五:

電源損耗是怎麼分佈的?

MOS管損耗?

變壓器損耗?

變壓器除了直流損耗,還有交流損耗怎麼算的?

電源損耗一般集中在以下一些方面:1。MOS管的開通損耗及導通損耗。2。變壓器的銅損和鐵損;3。副邊整流管的損耗;4。橋式整流的損耗。5。取樣電阻損耗;6。吸收電路的損耗;7。其它損耗:PFC電感損耗,LLC的諧振電感損耗,同步整流的MOS管損耗。等等。。。

針對這些損耗,適當的減小可以提升效率。1。針對MOS管可選用開關速度快的,導通電阻低的,電路上課採用軟開關。2。針對變壓器:選擇合適大小的磁芯,磁芯太小損耗會大,很難做到銅損和鐵損平衡。尤其是銅損不僅有直流損耗還有交流損耗,交流損耗一般比直流損耗還大2倍,因為銅線在高頻下的交流阻抗比直流阻抗大的多,計算時一定要充分估算進去。

問題十六:

電源中的熱設計,散熱器是怎麼選擇的?

散熱器設計需要考慮什麼?

散熱器的設計是開關電源的一個重點,散熱器主要是針對我們的發熱器件溫升過高,需要採用散熱器來降低熱阻來達到降低溫升的作用!

主要發熱器件:整流橋,MOS管,整流二極體,變壓器,電感等等。

散熱器的大小選擇一般根據損耗的功率,需要的溫升來計算熱阻,根據熱阻來選擇相應面積的散熱器 。

乾貨|資深工程師總結的22個電源研發問題

當然也需要一些輔助的方式,比如在器件和散熱片間塗散熱膏,有會有些效果。比較小的空間可採用型材散熱,體積小,散熱面積大。

乾貨|資深工程師總結的22個電源研發問題

特殊器件有特殊的處理:如變壓器可將變壓器底下的PCB板挖空散熱,也可以在變壓器上用導熱泥貼散熱片的方式。電感也可以加銅環散熱等等。。。

問題十七:

LLC的輸出濾波電容怎麼決定的?

受哪些因素影響?

輸出濾波電容對輸出紋波至關重要,選擇合適的濾波電容需要從成本及紋波需求考慮,當然對每種拓撲濾波電容的選取都是按照輸出紋波需求,紋波電流所對應的ESR值來選取對應的電容,當然電容的容量與ESR的關係跟電容的品質也有著很重要的關係,之前已經討論過其關係式。紋波電壓時我們的需求,一般按照50mv的需求的話,設計留有餘量一般選擇10mv。(考慮到PCB板濾波效果,電容低溫容值降低),紋波電流計算式如下:

問題十八:移相全橋的驅動是什麼實現的?何為移相?移相帶來什麼?

移相全橋目前在中大功率使用中,也是用的很火,受歡迎程度僅次於LLC諧振半橋。之前已經比較過不同拓撲的使用情況,這裡就專門介紹下移相全橋的特點。

移相全橋特點一:

驅動比較複雜,導致控制電路複雜,成本很高,原因是移相全橋一般有4個MOS,對驅動能力要求很高,一般IC很難做到,需要對驅動能力透過外接MOS管放大使用,又為了加強可靠性一般採用隔離變壓器來驅動MOS管。

移相全橋特點二:

移相,為什麼要移相,移相帶來什麼,跟普通全橋有什麼區別。移相針對的是同一組的MOS管,讓2個MOS管依次導通,可以降低開關損耗。超前臂橋實現ZVS同時,副邊處於續流,原邊電流被二極體分擔,MOS管電流也很小,近似零電流導通,滯後臂橋可以零電壓導通。

移相全橋特點三:

工作過程複雜,二個輸出功率狀態(靠原邊提供能量),二個續流狀態(靠副邊電感及電容提供供能量),四個死區(來分別實現每個MOS管軟開通I)

只是為了給新手瞭解移相全橋,作為開關電源比較重要的拓撲一部分,它的重點和難點在哪裡。

問題十九:

大功率若追求效率,無橋PFC是怎麼實現的?

原理是什麼?

很多人都聽說過無橋PFC,不過真正使用起來並不很常見,原因是無橋PFC相比普通有橋PFC效率上固然有提升,一般也就在1-2%,若不是追求高效,一般都不會使用,成本太高。根據無橋PFC的特點,其實整流橋並沒有真正省去不用,只是當做交流輸入正負半軸的隔離使用,簡單來說相當於普通二個PFC,交流正負半軸各一個,相應的PFC電感也會增加一個,MOS管也會增加一個,驅動IC也會複雜一些,對於大功率為了做高效,檢測電阻用變壓器繞組來做,可以減小損耗。之前接觸過一個960W用無橋PFC+LLC效率達到96。5%,不過最終因為客戶要求輸入電壓交流和直流都能滿足,這時候無橋PFC就不能在直流下發揮很好的作用就否決了。

問題二十:

電力電源中為什麼用到三相電?三相三電平是怎麼實現,三電平帶來了什麼?

三相電在電力電源中使用比較多,一般在大功率1KW以上或者上萬W的場合。三相電一般採用三相四線,其中一根是零線,四根線相當於能夠傳輸普通二相電三倍的功率,傳輸功率更大是其最大優勢;其次三相電易於產生,目前最常見的三相非同步電機,能簡單方便產生。

三相三電平是怎麼回事呢,因為三相電不能直接給某些用電裝置供電,需要轉變成普通的二相電。一般過程,採用三相PFC轉換為直流電,直流電然後逆變成二相交流電。這裡面就牽涉到三電平技術,三相電PFC整流出來不是普通正負DC,而是三電平,也就是正DC,零,負DC。從這裡也可以看出來採用三電平器件的應力降低,諧波含量低,開關管損耗也低,這樣在高壓大功率場合優勢就非常突出了。

問題二十一:

電源中有很多保護電路,你最多能說幾種保護?

怎麼去實現?

電源的可靠性離不開保護電路,通常有哪些保護電路呢?

1.輸入欠壓過壓很常用,對交流訊號取樣。

2.輸出過壓保護,

一旦電源開關能鎖機對電源可靠性也有幫助。

3.過流保護,

有的是採用恆流做過流,有的採用限功率來做過流,當然也可以鎖機來做,目的一個可靠性,方法很多種。最可靠的保護一定是鎖死而不是打嗝!

4.過溫保護,

採用熱敏對變壓器或者是環境溫度等方式檢測,來反饋給到IC鎖機或者打嗝。

5.短路保護,

短路可以打嗝,同樣也可以鎖機。

這些是一般電源常用的,有的可以說是必備的保護電路。所以看好規格書選擇合適的IC來做保護功能更方便的保護電路。我用過一款LD7522做反激,這些功能就能很好,可以簡單全部的做出來。

問題二十二:

搞電源不懂市場?

你搞的電源何去何從?

開發出了沒用?

替老闆賺到錢才有用。

終於到了最後一個問題,電源市場問題一般工程師可能關注的少,注重研發是錯誤。專案成功不是做出來,而是賺到少的錢。

舉個例子:你一年做了三個專案累死累活,賺了100萬,另一個人一年就做了一個專案,比做三個專案輕鬆多了,一年賺了1000萬,老闆喜歡哪個?

有的人說專案又不是我們選擇,怎麼知道賺不賺錢,但是賺錢專案的特點我們要熟悉啊,什麼樣的電源市場上比較火啊,你清楚嗎?按照自己公司現有的模式來開發,有沒有和大公司的設計差距啊。不是說專案能不能做出來,而是能不能最優的做出來,其實站在研發角度也就是如何選擇最優拓撲,做省方案。