經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,技術參數永遠是我們追求的目標,但是我們更關注的是產品的成本,本公司的生產工藝水平,生產操作方便性,參數性能的一致性等等的問題,因為只有這樣,我們開發出來的產品采用更有競爭力。
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。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
后續的討論:
經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,技術參數永遠是我們追求的目標,但是我們更關注的是產品的成本,本公司的生產工藝水平,生產操作方便性,參數性能的一致性等等的問題,因為只有這樣,我們開發出來的產品采用更有競爭力。
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。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
后續的討論:
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,在保證二極管結溫安全的前提下,不妨讓結溫維持在比較高的溫度,散熱不要做的過分的好?二極管開關時,反向電流有兩個來源,一是結電容電流,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電容大,結果二極管反向恢復時,結電容流過的電流也大,從而得不償失。從PN結的反向恢復來說,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,不是等到產生了尖峰,才考慮怎樣去吸收它,而是在設計之初就從各方面去考慮讓電路盡量少產生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
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,再調試的辦法。是個折中的選擇。
比較通用簡單的設計辦法是: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之后讓震蕩頻率變為原來的一半,就是0.5f。
這樣就可以根據以上參數算出引起震蕩的另外一個參數,電感L。最后取R=(L/C)開根號。
關于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參數發現,在某些RC參數下,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,并不和上面的方法確定的參數完全吻合。
佩服你對技術的認真態度!
其實我也有過測試,發現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
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,當從整偏轉向負偏時,少子要復位。這本身就是內部寄生電場的充放電過程,就因為內部存在寄生電場,所以才會有結電容存在。所以我認為,結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,因為設計任何的產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、EMC、尺寸、效率、輸入輸出參數、保護性能、壽命、可靠性、成本、元器件的通用性、生產的可操作行……,這些都是制約我們設計的因素,所以往往市場上賣得最好的產品,不是某項指標很好的產品,而是綜合指標好的產品。你說的準諧振在小功率上應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,跟變壓器次級漏感以及布線產生的雜散電感也有關
4、到底CCM與DCM的效率哪個高,這個問題曾經討論過很多次,到現在都沒有定論,我們的討論要建立在同樣的輸入輸出指標,同樣的成本,同樣的結構尺寸的基礎上。我個人的經驗,小功率DCM有優勢,功率稍大就可以考慮CCM了。
5、請注意樓頂的條件,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!
繼續討論為啥,反向恢復電流會引起電壓尖峰呢~~~~~~
我實際上遇到的狀況供大家參考
1. 變壓器設計太爛時,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發現22 ohm效果比我使用10 ohm再串Bead Core好多了
是的,有時計算只具有普遍的指導意義,參數還是要以實際調試與測試為準
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,有時調整下RC參數,會收到意想不到的效果。
就我所知,在小功率3W手機市場,的確看到些產品往諧振方向達到無初級DRC SNUBBER,無Photo,無TL431...等等的設計,而且已經開始往12W甚至18W設計
總成本已經接近USD:1.0的BOM Cose (含Case Cable 包裝唷)
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的是反向恢復電荷Qrr,Qrr主要包含兩部分:a、儲存電荷(正向導通時儲存在高阻區的少數載流子);b、剩余電荷(正向電流終止后多余的多數及少數載流子)
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還跟結溫及結電容有關,結溫越高,結電容越大,Qrr也越大
而對于確定的一個二極管來說,結電容就固定了,那么二極管結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