近來,一大客戶要求電源每個元件的選取要有理論和計算公式,我忙了好一段時間,基本上已快完成,上次客戶對輸入整流體和輸入電容紋波電流公式的推導不滿意,我用了一個星期時間,參考了好多文獻,總算用微積分推出來了,并用上了O.H.schade曲線圖,和實際很接近,客戶較滿意.
在這個過程中,自己學了不少東西,但也有悲哀,中國這么多人作電源,好多人在研究反饋環路,像輸入整流體和輸入電容紋波電流好像不被重視,,但日本卻對此研究的讓你心服口服,雖用上了O.H.SCH圖,但許多文獻是對線性電源而言的,開關電源的很少人研究.
在吸收電路方面,初級鉗位snumber的理論已較成熟,網上有的外獻書上公式推導天衣無縫,和本人實驗很接近,但對輸出整流體的RC吸收和開關管的RC吸收理論推導幾乎沒有,許多人(包括我自己)也是用實驗的方法求得,有許多電力相關書上僅講了可控硅或三相電源的RC吸收公式,但都沒有詳細推導,參數不知從何而來,而且也不適合單相開關電源,問了很多出書人甚至大學教授,答案不能令我滿意,基本都是抄國外的,張占松和沙戰友雖未見面,但感覺是兩個抄書高手.對劉勝利老師的以動手實際測試來定參數較為服氣.
在電源網上看了一下,對這個困惑的不是我一個人,在此我向大家征集相關信息,歡迎各位高手把自己心得或得到的相關知識傳上,我將細心整理如和實驗接近我定把詳細設計過程奉獻給大家.
為了感謝大家的參與,下面我傳在電源網上獲得的RCD文章,以前許多人有傳過,很普通的,但不知大家認真對照作過推理和實驗沒有,本人認為寫的很好,特別是那篇英文,也就是幾個愣次定律公式,word里的公式有的有錯,但波形很值得一看和分析,凡是紅字都是本人的評論,當然不一定對,關于PI的那篇文章是CMG郭春明傳在網上的,里面中文是本人認為值得注意的地方. 1906951192613744.pdf 1906951192613787.pdf 1906951192613848.doc
我迫切希望知道輸出整流管上RC計算公式的推導.
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關于輸出整流二極管上的RC一般用在肖特基二極管上,本人認為其主要可有兩個作用:
1.可用于衰減次級漏感與整流二極管的振蕩,此時所加RC應短路整流二極管體等效電容(肖特基的體電容一般在100pf到1000pf之間,隨反向電壓增大而變小,具體可參考數據手冊),其與次級漏感形成RLC衰減振蕩網絡(R>2*(L/C)^0.5,R越大衰減越快);同時,為短路肖特基二極管的體電容,又要滿足(R^2+(1/2*pi()*f*C)^2)^0.5<<1/(2*pi()*f*Cvd)(Cvd為肖特基體電容),一般取前者為后者的五到十分之一;
2.也可用于衰減初級Lp與MOS管Coss(Cds+Cgd)的振蕩,以減小MOS管開通損耗(最大可將開通損耗0.5*Coss*(Vin+Vf)^2減少到0.5*Coss*Vin^2),此時的R用于轉移本應消耗在MOS管上的開通損耗,不考慮變壓器初次級漏感的話,選取原則可參考前面的選取方法(計算時要考慮匝比換算,如按初級Coss計算的話,最終R應變為R/N^2,C應為C*N^2,N為初次級匝比),但實際選擇時,應考慮成本因數,適當增大MOS管損耗而減小C加大R;
第一種作用可用于防止開關管開通時次級二極管的瞬間電壓超過最大值,有保護肖特基及減少EMI的作用,可用與CCM,DCM及QR模式的Flyback上,第二種作用主要用與DCM上.
1.可用于衰減次級漏感與整流二極管的振蕩,此時所加RC應短路整流二極管體等效電容(肖特基的體電容一般在100pf到1000pf之間,隨反向電壓增大而變小,具體可參考數據手冊),其與次級漏感形成RLC衰減振蕩網絡(R>2*(L/C)^0.5,R越大衰減越快);同時,為短路肖特基二極管的體電容,又要滿足(R^2+(1/2*pi()*f*C)^2)^0.5<<1/(2*pi()*f*Cvd)(Cvd為肖特基體電容),一般取前者為后者的五到十分之一;
2.也可用于衰減初級Lp與MOS管Coss(Cds+Cgd)的振蕩,以減小MOS管開通損耗(最大可將開通損耗0.5*Coss*(Vin+Vf)^2減少到0.5*Coss*Vin^2),此時的R用于轉移本應消耗在MOS管上的開通損耗,不考慮變壓器初次級漏感的話,選取原則可參考前面的選取方法(計算時要考慮匝比換算,如按初級Coss計算的話,最終R應變為R/N^2,C應為C*N^2,N為初次級匝比),但實際選擇時,應考慮成本因數,適當增大MOS管損耗而減小C加大R;
第一種作用可用于防止開關管開通時次級二極管的瞬間電壓超過最大值,有保護肖特基及減少EMI的作用,可用與CCM,DCM及QR模式的Flyback上,第二種作用主要用與DCM上.
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@haibin
關于輸出整流二極管上的RC一般用在肖特基二極管上,本人認為其主要可有兩個作用:1.可用于衰減次級漏感與整流二極管的振蕩,此時所加RC應短路整流二極管體等效電容(肖特基的體電容一般在100pf到1000pf之間,隨反向電壓增大而變小,具體可參考數據手冊),其與次級漏感形成RLC衰減振蕩網絡(R>2*(L/C)^0.5,R越大衰減越快);同時,為短路肖特基二極管的體電容,又要滿足(R^2+(1/2*pi()*f*C)^2)^0.5
非常感謝,分析得很好,(R>2*(L/C)^0.5是RLC的阻尼因子,(R^2+(1/2*pi()*f*C)^2)^0.5是阻抗(電阻加容抗即Z=(R^2+Xc^2)^0.5.
0.5*Coss*(Vin+Vf)^2減少到0.5*Coss*Vin^2)這樣看來僅減少了0.5*Coss*Vf^2)這里原Vf是指什么,是反射電壓,還是什么壓降?最終R應變為R/N^2,C應為C*N^2,N為初次級匝比這點我不能理解,希望詳細解釋一下.我已明白了很多,望各路高手繼續發表自己心得,錯了也不要緊,本來就是討論嘛,我認為不對會問的.
0.5*Coss*(Vin+Vf)^2減少到0.5*Coss*Vin^2)這樣看來僅減少了0.5*Coss*Vf^2)這里原Vf是指什么,是反射電壓,還是什么壓降?最終R應變為R/N^2,C應為C*N^2,N為初次級匝比這點我不能理解,希望詳細解釋一下.我已明白了很多,望各路高手繼續發表自己心得,錯了也不要緊,本來就是討論嘛,我認為不對會問的.
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@qwxy
非常感謝,分析得很好,(R>2*(L/C)^0.5是RLC的阻尼因子,(R^2+(1/2*pi()*f*C)^2)^0.5是阻抗(電阻加容抗即Z=(R^2+Xc^2)^0.5.0.5*Coss*(Vin+Vf)^2減少到0.5*Coss*Vin^2)這樣看來僅減少了0.5*Coss*Vf^2)這里原Vf是指什么,是反射電壓,還是什么壓降?最終R應變為R/N^2,C應為C*N^2,N為初次級匝比這點我不能理解,希望詳細解釋一下.我已明白了很多,望各路高手繼續發表自己心得,錯了也不要緊,本來就是討論嘛,我認為不對會問的.
很明顯,Vf是次級到初級的反射電壓;0.5*Coss*(Vin+Vf)^2減少到0.5*Coss*Vin^2并不是減少了0.5*Coss*Vf^2,應為0.5*Coss*Vf*(2*Vin+Vf);至于匝比轉換問題,上傳等效圖形會好說明一些的.
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@qwxy
非常感謝,分析得很好,(R>2*(L/C)^0.5是RLC的阻尼因子,(R^2+(1/2*pi()*f*C)^2)^0.5是阻抗(電阻加容抗即Z=(R^2+Xc^2)^0.5.0.5*Coss*(Vin+Vf)^2減少到0.5*Coss*Vin^2)這樣看來僅減少了0.5*Coss*Vf^2)這里原Vf是指什么,是反射電壓,還是什么壓降?最終R應變為R/N^2,C應為C*N^2,N為初次級匝比這點我不能理解,希望詳細解釋一下.我已明白了很多,望各路高手繼續發表自己心得,錯了也不要緊,本來就是討論嘛,我認為不對會問的.
這樣的好貼支持!
補充一下,輸出肖特級上并RC對于正激拓撲還有個作用就是諧振復位.我認為國內研究電源理論的人還是有,多在高校和有實力的公司,一般的小公司工程師沒有時間和精力想這些問題,多數是靠經驗.
補充一下,輸出肖特級上并RC對于正激拓撲還有個作用就是諧振復位.我認為國內研究電源理論的人還是有,多在高校和有實力的公司,一般的小公司工程師沒有時間和精力想這些問題,多數是靠經驗.
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@haibin
很明顯,Vf是次級到初級的反射電壓;0.5*Coss*(Vin+Vf)^2減少到0.5*Coss*Vin^2并不是減少了0.5*Coss*Vf^2,應為0.5*Coss*Vf*(2*Vin+Vf);至于匝比轉換問題,上傳等效圖形會好說明一些的.
500) {this.resized=true; this.width=500; this.alt='這是一張縮略圖，點擊可放大。\n按住CTRL，滾動鼠標滾輪可自由縮放';this.style.cursor='hand'}" onclick="if(!this.resized) {return true;} else {window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/58/527771192693848.bmp');}" onmousewheel="return imgzoom(this);"> 0
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@haibin
[圖片]500){this.resized=true;this.width=500;this.alt='這是一張縮略圖，點擊可放大。\n按住CTRL，滾動鼠標滾輪可自由縮放';this.style.cursor='hand'}"onclick="if(!this.resized){returntrue;}else{window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/58/527771192693848.bmp');}"onmousewheel="returnimgzoom(this);">
謝謝!照你畫的圖中的R,C的確是這樣轉換,但你這兒的R,C是接在整流管上串聯R,C嗎?在計算CMOS的R,C時又為什么要從次級轉換呢?
還有,你上面第5貼的電阻算法還是比較準的,但不知電容如何推,還是像SNUMBER的那樣用時間常數來定嗎?
還有,你上面第5貼的電阻算法還是比較準的,但不知電容如何推,還是像SNUMBER的那樣用時間常數來定嗎?
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@qwxy
謝謝!照你畫的圖中的R,C的確是這樣轉換,但你這兒的R,C是接在整流管上串聯R,C嗎?在計算CMOS的R,C時又為什么要從次級轉換呢?還有,你上面第5貼的電阻算法還是比較準的,但不知電容如何推,還是像SNUMBER的那樣用時間常數來定嗎?
并聯在二極管上的串聯RC在二極管反向的時候也是這樣轉換計算的(圖上的是并聯,只是為了說明方便),并在CMOS管上的吸收RC的作用也可由并在輸出二極管上的RC替代,其作用可以是一樣的.
我的第5帖說的是并在輸出二極管上的RC,不是指并在CMOS上的RC(這是為了承接你開的話題),因為是按輸入端CMOS的Coss算的,所以最后轉到輸出端要進行再次轉換,其轉換計算正好和圖上面說的相反.
至于C的計算,既然你知道了R的計算,那么按(R^2+(1/2*pi()*f*C)^2)^0.5<<1/(2*pi()*f*Cvd)前者為后者的五到十分之一,即可找到一個合適的C值,最后根據C與次級漏感L確定頻率,再驗證即可.
我的第5帖說的是并在輸出二極管上的RC,不是指并在CMOS上的RC(這是為了承接你開的話題),因為是按輸入端CMOS的Coss算的,所以最后轉到輸出端要進行再次轉換,其轉換計算正好和圖上面說的相反.
至于C的計算,既然你知道了R的計算,那么按(R^2+(1/2*pi()*f*C)^2)^0.5<<1/(2*pi()*f*Cvd)前者為后者的五到十分之一,即可找到一個合適的C值,最后根據C與次級漏感L確定頻率,再驗證即可.
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@haibin
并聯在二極管上的串聯RC在二極管反向的時候也是這樣轉換計算的(圖上的是并聯,只是為了說明方便),并在CMOS管上的吸收RC的作用也可由并在輸出二極管上的RC替代,其作用可以是一樣的.我的第5帖說的是并在輸出二極管上的RC,不是指并在CMOS上的RC(這是為了承接你開的話題),因為是按輸入端CMOS的Coss算的,所以最后轉到輸出端要進行再次轉換,其轉換計算正好和圖上面說的相反.至于C的計算,既然你知道了R的計算,那么按(R^2+(1/2*pi()*f*C)^2)^0.5
這個C值我要再想一下,昨天看到一本書上說:輸出整流二極管的結電容在截止時加反壓就有,要考慮其影響,在加正向電壓時就消失了,不知你怎么看.
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@qwxy
這個C值我要再想一下,昨天看到一本書上說:輸出整流二極管的結電容在截止時加反壓就有,要考慮其影響,在加正向電壓時就消失了,不知你怎么看.
下圖是General Semiconductor的SB120-SB160的典型結電容曲線圖.
500) {this.resized=true; this.width=500; this.alt='這是一張縮略圖，點擊可放大。\n按住CTRL，滾動鼠標滾輪可自由縮放';this.style.cursor='hand'}" onclick="if(!this.resized) {return true;} else {window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/58/527771192770317.bmp');}" onmousewheel="return imgzoom(this);">
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@haibin
下圖是GeneralSemiconductor的SB120-SB160的典型結電容曲線圖.[圖片]500){this.resized=true;this.width=500;this.alt='這是一張縮略圖，點擊可放大。\n按住CTRL，滾動鼠標滾輪可自由縮放';this.style.cursor='hand'}"onclick="if(!this.resized){returntrue;}else{window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/58/527771192770317.bmp');}"onmousewheel="returnimgzoom(this);">
這是仙童公司的SB360的典型結電容曲線圖.
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@haibin
這是仙童公司的SB360的典型結電容曲線圖.[圖片]500){this.resized=true;this.width=500;this.alt='這是一張縮略圖，點擊可放大。\n按住CTRL，滾動鼠標滾輪可自由縮放';this.style.cursor='hand'}"onclick="if(!this.resized){returntrue;}else{window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/58/527771192770477.bmp');}"onmousewheel="returnimgzoom(this);">
再看一下Vishay公司的SB3H90-SB3H100
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@haibin
再看一下Vishay公司的SB3H90-SB3H100[圖片]500){this.resized=true;this.width=500;this.alt='這是一張縮略圖，點擊可放大。\n按住CTRL，滾動鼠標滾輪可自由縮放';this.style.cursor='hand'}"onclick="if(!this.resized){returntrue;}else{window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/58/527771192770670.bmp');}"onmousewheel="returnimgzoom(this);">
再看一下非肖特基二極管的典型結電容曲線圖,這樣就很容易知道為什么加RC在用肖特基做輸出整流二極管時顯得格外重要了.
General Semiconductor的1N4001-1N4007的結電容曲線圖
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TSC公司的快恢復二極管HER306的結電容曲線圖
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General Semiconductor的1N4001-1N4007的結電容曲線圖
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TSC公司的快恢復二極管HER306的結電容曲線圖
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@haibin
再看一下Vishay公司的SB3H90-SB3H100[圖片]500){this.resized=true;this.width=500;this.alt='這是一張縮略圖，點擊可放大。\n按住CTRL，滾動鼠標滾輪可自由縮放';this.style.cursor='hand'}"onclick="if(!this.resized){returntrue;}else{window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/58/527771192770670.bmp');}"onmousewheel="returnimgzoom(this);">
照這樣看來,反向電壓越高,結電容越小.
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