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关于反激RCD的实验

先开个头

自己以前没搞过反激准谐振(QR)模式,前一阵子趁有点时间自己搞了一台,用的NCP1207,想改公司一个24V输入转28V1A输出的产品试试结果画好板了,一看NCP1207的最低输入电压为40V,傻眼了算了,不改了就当自己做实验玩吧就改了个48输入12V3A输出的反激准谐振小电源,等焊好一上电,没反应,衰啊后来慢慢搞,终于有输出了,发现NCP1207的3脚过流那个点很不好调,以后要记着了最后调出来了,12V2.5A的时候效率最高,92的样子,3A的时候效率90自我感觉还不错。估计还有提升的可能

后来想着怎么也做出来了,就研究下RC取值对MOS的VDS尖峰和电源整体效率的影响然后开始在网上和论坛上找些关机计算RCD中的RC计算公式,然后和实验比对下看看是否合理!感觉自己是太闲了

回头把示波器波形和参数放上来,留着这里丢不了

先看最早的一张,初级RCD,R用的68K,C用的471P。D用的RS1M。D一直未作改动,下边统一叫初级和次级。次级RC没有加,峰峰值为196V!(次级我是在变压器两端加的,没有加在整流管的两端!)

 

第二张,想着把次级的加个小吸收,看看对初级的影响。初级R=68K,C=471P;次级R=22R,C=471P.峰峰值为190v

 

第三张,初级不动,R=68K,C=471P;把次级的C加大,次级R=22R,C=681 P,峰峰值还是为190V

 

第四张,接着加大次级电容,初级R=68K,C=471P;次级R=22R,C=102P.峰峰值小了2V,188V了

 

第五张,继续加大次级电容,初级R=68K,C=471P,次级C=472P ,把R去掉了,峰峰值160V了。(主要是考虑R会消耗能量影响效率!)

 

第六张,感觉次级加大不太明显,就加下初级吧,先把初级的C加大吧,直接吸得狠点,结果初级R=68K,C=472,次级直接RC取消了,峰峰值168V,还管点事

 

第七张,那把次级加个RC吸收啥效果呢,初级R=68K,C=472P;次级R=22R,C=102P;峰峰值156V,又下来点!

 

第八张,把次级还直接搞到472试试,初级还是R=68K,C=472P;次级C=472,R还去掉,峰峰值150V了

 

以上八张说明电容对MOS的峰值有影响,但也不能太大,还有一个可调的点一直没调呢,调调那个点试试

第九张,还是初级电容从小到大,所以初级C=471P,R=68K/2;次级无,峰峰值194V,基本和68K没啥变化

 

第10张 ,初级电容C=471P不变,电阻R=68K/3,次级还是没有,峰峰值还是194V,和上边没啥区别啊

 

第十一张,接着减小初级R的值,C=471P,R=68K/4,次级无,峰峰值还是194V,无语了,难道R不管事,非也,接着往下看!

 

第十二张,既然这样,我把初级的C加大呢,是不是C的容值太小,吸收的能量太小!所以直接上到472,初级C=472,R=68K/2;次级还是没有,峰峰值154V,效果出来了

 

第十三张,我接着减小初级R的值,C=472P,R=68K/3;次级无,峰峰值150V,比起上边来,下降的不明显了。

 

第十四张,继续减小R的值,C=472P,R=68K/4,次级无,峰峰值146V,确实是下降不明显了,该考虑新方法了!

 

第十五张,上边减小电阻,变化不太明显了,那还把次级的吸收加进去呢,初级我用的C=472P,R=15K;次级C=102R=22R。峰峰值136V,不错哦!

 

第十六张,我要是接着减小初级R电阻值呢,下边出来了,C=472P,R=10K;次级C=102P,R=22R。峰峰值130V,又下去了点

 

第十七张,我要继续减小初级R的值呢,C=472P,R=5.1K;次级C=102P,R=22R,峰峰值132,没下去哦,而且效率直接掉了还几个点,看来是不能太小哦

  

从上边的实验可以看出,RCD吸收中的RC选择要合理,否则不是起不到应有的效果就是影响效率。后面我在补充一种计算RCD的计算方法,看看算出来的和实际用的有多杀差别!

RCD的计算方法

先上个RCD钳位的原理图

 

再上个MOS的VDS波形

  

下面再说几个名词,这几个名词其实大家也知道,一个是钳位电压,上边用Vsn表示;一个是折射电压,上边用VRO表示;还有个脉动电压,上边用ΔV表示;MOS管的最大耐压,上边用BVdss表示;电源的最高输入电压,上边用Vin max表示。

1.钳位电压Vsn是电容C两端的电压,与选用MOS的BVdss及最高输入电压以及降额系数有关,一般在最高输入电压Vin max下考虑0.9的降额,则有

Vsn=0.9*BVdss-Vin max(我上边的实验选择的MOS为IRF640,BVdss=200V,Vin max=70V)

可以算出钳位电压Vsn为110V

2.然后算折射电压VRO,根据VRO=(VOUT+VD)/(NS/NP)

式中VOUT为输出电压

VD为二极管管压降

NS为次级匝数

NP为初级匝数

我的初级NP为31匝,次级NS为10匝,管压降VD≈1V,输出电压VOUT=12V

算出VRO=(12+1)/(10/31)=40V

3.确定漏感量LIK,这个可以通过测试得出,我的实测了下为2.79uH;不过可以估测此漏感值,一般为初级电感量的1%-5%;

4.确定峰值电流IPK的值

 输入功率PIN=POUT/η,

 式中POUT为输出功率

 η为效率

 我的输出电压为12V,电流为3A,假设效率为80%;

代入式中得PIN=12*3/0.8=45W

算出平均电流Iin-avg=PIN/Vin min

式中Vin min为最小输入电压

我的最小输入是40V,也就是1207的最低输入电压。

代入式得Iin-avg=45/40-1.125A

确定峰值电流IPK=2*Iin-avg/δmax

式中δmax为最大占空比

我的设的为0.5

代入式得IPK=2*1.125/0.5=4.2A

5.确定钳位电阻R的值,根据公式R=2(Vsn-VRO)*Vsn/LIK*IPK*IPK*fs

式中fs为开关频率

IPK*IPK为IPK的平方,俺不会写

我的频率fs为50Khz

代入式得R=【2*(110-40)*110】/【2.79*4.2*4.2*50k】

R=27K(注:这算错了,下边电容也就不对了哦,但公式是对的,我不改了就按错的来吧,最后算出来适当调整下···)

6.确定R的功率PR=Vsn*Vsn/R

代入数值得PR=110*110/27000=0.448W可以用1W的电阻

我手头没有1W27k电阻所以用个30K吧

7.确定钳位电容C的值

 我们前边一直把C的点电压VC当成不变的处理,实际是有波动的,因为有漏感等杂散电感的影响,所有会有所波动,一般这个脉动电压ΔV取钳位电压Vsn的5%-10%,我们这取10%吧,所以ΔV=11V

钳位电容的值C=Vsn/ΔV*R*fs

带入值得C=110/11*27k*50k=0.0074uF

这里我们选个C=0.01uF的也就是103PF的电容

回头我把实验结果和波形放上来!

1.初级用了1C=03 R=30K,次级R=22R,C=102,峰峰值160V

 

2.我把初级R又并了个30K,R=15K了,别的没动,峰峰值150V了

 

我又把初级C=103改为472,R=15K,次级没动,峰峰值又到138V了

 

我想看看要是不动电阻呢,按算的来,把并的那个30K去掉,C=472,次级不动,峰峰值150V

 

以上总结,算出来的结果还得再试验中得到验证,只能做个参考;所以我们应以计算为基础,根据实验来回调整,找到一个更适合你的值。还有吸收电阻R一定要考虑降额使用,满足功率要求。

以上仅代表个人观点,每个工程师要根据自己的产品做出适当的选择。以上内容仅供参考!

如有转载请写明出处!



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2012-09-26 14:09
哈哈,沙发抢到了 
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zvszcs
LV.12
3
2012-09-26 14:10
@电源网-fqd
哈哈,沙发抢到了[图片] 
二楼
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2012-09-26 14:11

支持下老梁,然后再慢慢看

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2012-09-26 14:11
@zvszcs
二楼
地板啊!
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aczg01987
LV.10
6
2012-09-26 14:11
@zvszcs
二楼
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jiame2006
LV.7
7
2012-09-26 14:13
@电源网-fqd
哈哈,沙发抢到了[图片] 
慢慢看。老F太厉害,这么快抢到。。。
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jiame2006
LV.7
8
2012-09-26 14:27
老梁,等你的公式。
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10227
LV.7
9
2012-09-27 10:04

实验是工程师的精神!

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xiaobailong
LV.5
10
2012-09-27 10:38
值得学习啊!
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dxaw001
LV.4
11
2012-09-27 12:58

我也喜欢这么搞

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fayehuang99
LV.6
12
2012-09-27 14:16

楼主,你变压器漏感多少啊

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2012-09-27 15:33
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aczg01987
LV.10
14
2012-09-27 16:12
这个帖子被人COPY啦,电源网应该在设定禁止右键复制。
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xiaobailong
LV.5
15
2012-09-28 08:52
学习了!
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2012-09-28 08:56
@aczg01987
这个帖子被人COPY啦,电源网应该在设定禁止右键复制。

我只能说 某些网站的大师都不见了么 上我们这里来。。。哎~我们就是太宽容了

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2012-09-29 10:55
这个不错。。。。。哈。。。。
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lookingdong
LV.7
18
2012-09-29 11:19
@dxsmail
这个不错。。。。。哈。。。。
经验告诉我们要这样做!!
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xyx11
LV.6
19
2012-10-01 18:01

吸收电容对尖峰幅值的影响较大

在最大负载时积蓄的漏感能量 e = 0.5 * C * (VP-VIN)^2 + C*(VP-VIN)*VIN

  C  吸收电容(接在输入正端)

  VP   MOS管最大尖峰

  VIN  输入电压

  在电源器件选定、最大负载确定后,e是一个常数。

 

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2012-10-04 09:58
老梁的好帖子哦  放假期间也得顶哈哈
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bumper_163
LV.7
21
2012-10-04 10:14
@xyx11
吸收电容对尖峰幅值的影响较大在最大负载时积蓄的漏感能量e=0.5*C*(VP-VIN)^2+C*(VP-VIN)*VIN  C  吸收电容(接在输入正端)  VP   MOS管最大尖峰  VIN  输入电压  在电源器件选定、最大负载确定后,e是一个常数。 
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lee_9023
LV.1
22
2012-10-08 18:11

楼主,想问下,RCD的D截止的时候,C的电容是和谁的电压比较才导致截止的,我看了很多结果搞糊涂了,我是菜鸟,帮忙解答啊

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老梁头
LV.10
23
2012-10-08 19:09
@lee_9023
楼主,想问下,RCD的D截止的时候,C的电容是和谁的电压比较才导致截止的,我看了很多结果搞糊涂了,我是菜鸟,帮忙解答啊
你在看看RCD吸收的原理,当D截止的时候,电容C的通过电阻R放电!
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lee_9023
LV.1
24
2012-10-08 19:28
@老梁头
你在看看RCD吸收的原理,当D截止的时候,电容C的通过电阻R放电!

不好意思 我说的不清楚,我是想问,开关管断开,漏感给电容充电,充到什么值才让二极管截止的   是漏感储存的能量全部放完    还是充到电容电压为次级反射电压的时候  不好意思哈

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老梁头
LV.10
25
2012-10-08 19:55
@lee_9023
不好意思 我说的不清楚,我是想问,开关管断开,漏感给电容充电,充到什么值才让二极管截止的  是漏感储存的能量全部放完   还是充到电容电压为次级反射电压的时候 不好意思哈
个人觉得CCM模式下应该是到管子下次开通的时候,二极管截止。而DCM模式下应该是电感能量释放到VIN左右时,二极管截止。正如上边所说,嵌位电压Vsn为电容C两端的电压。如有不对,欢迎各位大侠指正。
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lrp50
LV.3
26
2012-11-12 19:20
@电源网-娜娜姐
老梁的好帖子哦 放假期间也得顶哈哈

必须顶下!

 

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wesleylele
LV.6
27
2012-11-12 20:58
再详细点
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qi8903
LV.6
28
2012-11-12 22:11
@wesleylele
再详细点
顶顶
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dulai1985
LV.10
29
2012-11-13 01:06
@qi8903
顶顶

前天陶显芳老师也有讲,比较详细,等待着讲义~~

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dulai1985
LV.10
30
2012-11-13 12:49
@dulai1985
前天陶显芳老师也有讲,比较详细,等待着讲义~~
等一下,好好的品品你的这个帖子~~
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鸟人恋
LV.2
31
2012-11-14 12:56
@dulai1985
等一下,好好的品品你的这个帖子~~
好贴必须顶啊,
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