中国电子标准协会培训中心

  
培训课程筛选
 首页 >> 资讯中心 >> 正文

开关电源中激式电源的开关过程分析

作者:不详 ; 发布时间:2019-9-6 8:14:04 ; 来源:互联网  点击:

关于这个论题很多人已经给出了它们的分析,不过呢寥寥几句有时候带给人更多的是疑惑和迷茫。参考了一些论文和分析,把我个人对这个问题的分析表述出来,可 能和设计的分析会有一些误差,不过提出一个大家看得懂的问题总是比努力去看懂一些生涩的文字要好些(这里说明一点,做的分析和示意可能并不是对的)。

开关电源中激式电源的开关过程分析

 

我们分析的主要问题还是在Q1管子在关断过程中的响应,至于设计电路减小这个响应的影响,方法有很多,个人以为就取值和影响合在一起做一个小专题。

在关断过程中,如果不考虑加入抑制暂态过程的电路,我们看到的波形将不会是理想的,如下图所示:

开关电源中激式电源的开关过程分析

 

把上面的功率变压器模型改进模型2带入其中分析:

开关电源中激式电源的开关过程分析

 

Mos管关断前的稳态分析:

励磁电感和漏电感中均储存能量,同时由于二极管的结电容存在,次级电容上都存在一定的电压,次级漏感中无电流。

开关电源中激式电源的开关过程分析

 

然后我们把Mos管关掉,看下图:

开关电源中激式电源的开关过程分析

 

我们来吧上面的过程整理一下:

1.MOS管关断后,初级电流(励磁电感和初级漏电感和电源的综合作用)给MOS输 出电容充电,初级电容,初次级之间电容,次级电容,次级二极管电容,负载电容则开始放电(你可以这样理解,因为压差小了,电容放电,也可以理解为反向充 电),Mos管DS端电压是上升的(这里可以认为是上面所涉及的分布参数之间的谐振,这个电路的Q之很小的),此时的电压可以认为是线性上升的。注意此时的次级的二极管是没有导通的,因为DS端电压比较小。

2.当DS端电压上升,次级的电压达到输出电压(这是客观存在的,因为我们要保证输出电压的稳定)+整流管的电压后,如果没有次级漏感,次级回路就导通了,因此DS端电压会继续上升,当克服了次级漏感的影响后,次级电流开始上升,在这个时候励磁电感的能量由于有更小的阻抗通路,从初级来看,初级电流会减小。

开关电源中激式电源的开关过程分析

 

3.这个时候起决定性作用的就变成了初级漏感,它不能耦合到次级上没有小的阻抗通路,因此初级漏电感就和Mos管输出电容之间和初级电容之间谐振,电压形成几个震荡(如果没有吸收和clamped电路这个过程会持续很久)。

初级漏感电流是初级电流的一部分,因此伴随着初级漏感电流的下降的是次级电流的上升,如果没有clamped电路,电流的下降会非常快,如果加入clamped电路等于把这个过程拉长,电压应力也就减小了。

开关电源中激式电源的开关过程分析

 

反激DCM模式RCD参数计算

开关电源中激式电源的开关过程分析

 

开关电源中激式电源的开关过程分析

 

首先我们将关心的因素缩小,把主要考虑的元素分为Mos管的等效输出电容Coss,变压器励磁电感Lm,变压器的初级漏感Lkp作为考虑对象。

开关电源中激式电源的开关过程分析

 

如图所示,如果不加RCD钳位,电路在DCM模式下,电路可能发生两次振荡,第一次主要是初级漏感Lkp和Coss的电容引起的,第二次主要是在电路能量耗尽后,励磁电感和Coss电容振荡引起的这里需要补充一下,在仿真的时候,已经观察到了这个明显的现象了。

下面开始我们的计算:

开关电源中激式电源的开关过程分析

 

计算过程,把Flyback的计算过程带入其中:

开关电源中激式电源的开关过程分析

 

找了好些文档都是这么计算的,不过我发现几个问题

1.消耗的能量不仅仅是漏感的,也包括励磁电感的能量

2.在钳位过程中,电压是变化的,并不存在彻底钳位在V.c_mx的情况发生

因此我们需要修改模型

RCD吸收电路的影响和设计方法(定性分析)

介绍RCD电路的影响。

开关电源中激式电源的开关过程分析

 

先分析过程:

开关电源中激式电源的开关过程分析

 

对应电路模型:

开关电源中激式电源的开关过程分析

 

我们可以定性的分析一下电路参数的选择对电路的暂态响应的影响:

1.RCD电容C偏大

电容端电压上升很慢,因此导致mos 管电压上升较慢,导致mos管关断至次级导通的间隔时间过长,变压器能量传递过程较慢,相当一部分初级励磁电感能量消耗在RC电路上 。

波形分析为:

开关电源中激式电源的开关过程分析

 

2.RCD电容C特别大(导致电压无法上升至次级反射电压)

电容电压很小,电压峰值小于次级的反射电压,因此次级不能导通,导致初级能量全部消耗在RCD电路中的电阻上,因此次级电压下降后达成新的平衡,理论计算无效了,输出电压降低。

开关电源中激式电源的开关过程分析

 

3.RCD电阻电容乘积R×C偏小

电压上冲后,电容上储存的能量很小,因此电压很快下降至次级反射电压,电阻将消耗初级励磁电感能量,直至mos管开通后,电阻才缓慢释放电容能量,由于RC较小,因此可能出现震荡,就像没有加RCD电路一样。

开关电源中激式电源的开关过程分析

 

4.RCD电阻电容乘积R×C合理,C偏小

如果参数选择合理,mos管开通前,电容上的电压接近次级反射电压,此时电容能量泄放完毕,缺点是此时电压尖峰比较高,电容和mos管应力都很大

开关电源中激式电源的开关过程分析

 

5.RCD电阻电容乘积R×C合理,R,C都合适

在上面的情况下,加大电容,可以降低电压峰值,调节电阻后,使mos管开通之前,电容始终在释放能量,与上面的最大不同,还是在于让电容始终存有一定的能量。

开关电源中激式电源的开关过程分析

 

以上均为定性分析,实际计算还是单独探讨后整理,需要做仿真验证。

反激开关过程和RCD电路的影响(仿真结果)

下面做了一些仿真,果然和上面的文章分析的相互印证

先看看无RCD电路的情况:

开关电源中激式电源的开关过程分析

 

CCM的电路:

Duty cylce=0.75

开关电源中激式电源的开关过程分析

 

DCM的电路:

Duty cylce=0.25

开关电源中激式电源的开关过程分析

 

CCM补偿RCD电路后电压和电流波形

1) C较大

开关电源中激式电源的开关过程分析

 

2) RC过小

开关电源中激式电源的开关过程分析

 

3) RC合适

开关电源中激式电源的开关过程分析

 

DCM补偿RCD电路后电压和电流波形

1) C过大(R=20,C=50nF)

开关电源中激式电源的开关过程分析

 

从图上看,对输出影响确实很大。

2) RC过小

开关电源中激式电源的开关过程分析

 

3) RC合适,C略小

开关电源中激式电源的开关过程分析

 

4)RC合适,C略大

开关电源中激式电源的开关过程分析

 
推荐公开课
[江苏回流焊和通孔回流焊(THD)的SMT
[广东NPI新产品导入
[江苏PCBA的可制造性设计(DFM)实施
[广东光学镜头测试培训
[广东在软件开发流程中构筑软件质量-软件测
[广东嵌入式软件可靠性设计培训
[广东电路设计中器件选型及工程计算培训课程
[上海面向可制造性的设计与工艺优化
[江苏ESD检验员职业资格(防静电系统高级
[广东硬件测试管理
推荐内训课
[广东SMT核心工艺技术、质量控制与案例解
[广东“倒装焊器件(BGA\WLP\QFN
[广东照相模组的设计工艺、组装技术和失效分
[河北硬件测试技术及信号完整性分析
[山西电子产品实用可靠性设计和试验技术高级
[广东SMT组装中的实用可制造性(DFM)
[上海电磁兼容设计与整改对策及经典案例分析
[广东板级电磁兼容设计与整改对策分析培训
[广东非财务经理的财务管理必修课
[广东电路设计中器件选型及工程计算
资讯中心
·家电可靠性开始标准化进程
·国内主流车型可靠性调查启动
·我国家电产品可靠性不足 还需严抓
·我国电动汽车产业发展趋势展望及对策研究
·为什么说2018是自动驾驶最艰难的一年
·当今世界谁的5G实力最强
·阿里百度上榜 2018中国IC设计新势力
·华为发布智能计算新战略 推进AI战略落地
·德国法庭批准高通请求:对iPhone颁永
·竞争力不足 英特尔或彻底退出芯片代工市场
·国产FPGA的新机会和旧问题
·捷克下令禁用华为 多米诺骨牌效应作祟?

 

中国电子标准协会培训中心专业提供可靠性设计、热设计、SMT工艺、电路设计、架构设计、硬件测试、研发管理、嵌入式软件测试、EMC培训、软件技术等课程及服务。
欢迎来电来函咨询:
0755-26506757 13798472936
martin@ways.org.cn
http://www.ways.org.cn

中国电子标准协会培训中心(深圳市威硕企业管理咨询有限公司)成立于2006年,经过十多年的发展,在国内外业界技术顾问及广大客户的支持下,我培训中心已成为一家专业的电子技术、研发、管理、企业资格及电子标准培训服务提供商,致力为各企业提供成熟的企业技术、管理及标准培训服务。借鉴国际先进的电子技术应用与管理理念,让协会整合以“技术”为核心的企业资源体系,解决企业运营过程中的技术难题,提升生产、运作与工作效率,增强企业核心能力,赢得竞争优势,最终实现企业长期追求的使命与愿景。
经典课程:可靠性设计各种设计技术(包括可靠性降额设计、硬件测试、可靠性余度设计、可靠性动态设计、电路设计、可靠性环境防护设计、EMC培训、热设计、硬件测试、可靠性安全设计、缓冲减振设计、静电防护设计等)、SMT技术管理培训、EMC培训、硬件测试、IPC标准(IPC-A-610E标准、IPC-A-7711/21标准、IPC-A-620A标准、IPC-A-600H标准、IPC J-STD-001标准)、电路设计、硬件测试、ESD防静电防护、ESD设计、硬件测试、EMC培训、电路设计、硬件测试技术及信号完整性分析、硬件测试、DFM电子可制造性设计、机械结构设计、加速试验和筛选技术和模拟仿真技术、硬件测试、EMC培训、失效分析、EMC培训、电路设计、EMC培训、故障模式影响及危害性(FMEA、FMECA)和故障树分析(FTA)、元器件可靠性设计、硬件测试、电路设计、软件可靠性设计、硬件测试、软件测试(黑盒和白盒)、电路设计、可靠性设计各种试验技术(环境应力筛选试验、EMC培训、硬件测试、可靠性工程试验、可靠性统计试验等)以及可靠性管理是我协会的强项;软件类:架构设计、EMC培训、硬件测试、C语言、电路设计、UI设计、硬件测试、需求分析、电路设计、软件项目管理、硬件测试、电路设计、Oracle、软件敏捷、.NET、EMC培训、硬件测试、Android、硬件测试、软件配置管理、Linux、硬件测试、CMMI、软件重构、C++等等

服务热线:0755-33558698 26506757 传真:0755-33119039 电子邮件:martin@ways.org.cn
客服 QQ:52630255 751959468 1305933375 385326049
中国电子标准协会培训中心(http://www.ways.org.cn)网站 ICP注册号:ICP备257378787号