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求助:有源钳位正激电路不稳定+炸MOS管

我设计了一款有源钳位正激电源,输入28V,输出40V/5A,频率200k,变压器采用EIR25,匝比3:9,采用上钳位,钳位电容0.1uF,死区时间100n。调试时,采用轻载调试,输出功率10W~40W之间,发现变压器啸叫,测量开关管GS端波形发现会出现占空比丢失情况,大概工作3个周期就停止几十个us,再工作3个周期。把输入电压调低至20V,则可以稳定输出,这时候好像是采用的我设置的最大占空比工作,反馈未起作用。电压调至21V后,MOS管DS两端电压会如下,会周期性出现一定波动,占空比降低,嵌位电压降低,输入电压越高,占空比丢失越大,波形越差。请大神指点一下问题会出现在哪里,是反馈端的问题吗?另在输出40W时,很容易就烧掉主开关MOS管的DS端,我的MOS管选的IRFB4615,工作电压150V,工作电流70A,我的输入端有电流限制7A,感觉即使占空比为100%也烧不坏,还有其他原因可以烧掉MOS管吗?我的GS驱动电压10V,但是驱动线比较长,尖峰会到15V

下图是输出端设计及反馈设计,反馈采用3型反馈,其中运算放大器是PWM芯片里面的,我的前级MOS管都是采用变压器隔离驱动,所以反馈就直接接到PWM芯片UCC3580了。

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sitpds
LV.4
2
2014-04-26 17:48

个人分析:

1,在输入电压20V时,几乎是最大占空比工作,反馈没起作用,输出反而可以稳定,说明变压器设计及MOS管驱动应无问题,问题出现在在反馈端。

2,我的输出电容选择的是瓷片电容,ESR非常小,是否就会造成ESR零点频率非常高,影响反馈呢?我的3型反馈补偿电路是按照《精通开关电源设计》的,不知道参数是否正确。

3,输出端的共模电感是参考一些电源电路做的,不知道上面的电感是否要加入至反馈环路的计算中?

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sitpds
LV.4
3
2014-04-26 17:49
我现在想只要能保证电源正常工作,不产生震荡,不要求动态范围高,应该如何设计反馈呢?就是假设我的输入电压在28V很稳定的情况下,无波动。
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老梁头
LV.10
4
2014-04-26 19:27
@sitpds
我现在想只要能保证电源正常工作,不产生震荡,不要求动态范围高,应该如何设计反馈呢?就是假设我的输入电压在28V很稳定的情况下,无波动。
我也感觉是你的反馈的问题,反馈调好了,输入全范围都没问题的
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sitpds
LV.4
5
2014-04-26 20:04
@老梁头
我也感觉是你的反馈的问题,反馈调好了,输入全范围都没问题的

谢谢。

我也觉得是反馈问题,我也看了不少关于环路设计的书,感觉都是纸上谈兵啊。。我就想增加稳定性,不管裕度应该怎么样设计啊?上面的反馈参数您觉得那个地方是比较不合理的啊

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老梁头
LV.10
6
2014-04-26 20:10
@sitpds
谢谢。我也觉得是反馈问题,我也看了不少关于环路设计的书,感觉都是纸上谈兵啊。。我就想增加稳定性,不管裕度应该怎么样设计啊?上面的反馈参数您觉得那个地方是比较不合理的啊
C39太小了 C40可以换成103 C39换成104 试试  C41 和R33我一般取104和1K
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sitpds
LV.4
7
2014-04-26 20:23
@老梁头
C39太小了C40可以换成103C39换成104试试 C41和R33我一般取104和1K
好的,谢谢。我明天试试看。。,如果只想要增加稳定性?是不是加大电容就好了?C41和C39
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sitpds
LV.4
8
2014-04-27 19:15
@老梁头
C39太小了C40可以换成103C39换成104试试 C41和R33我一般取104和1K

我按照你说的改了,有一定改善,至少不会炸管了。在轻载20W的时候可以正常工作。在升高变压器就会开始啸叫,主要波形如下。蓝色是Vds波形,黄色是反馈端Vcomp波形。

不知道这样的波形是不是正常的,有源钳位正激电路Vds是随着占空比的变化而变化的,但是感觉变化似乎有些大。再调节反馈参数感觉变化都不明显了。我在想是否跟布线有关,导致干扰特别大。我在电源输入端没有加滤波电路,这些是否也会产生影响呢?

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老梁头
LV.10
9
2014-04-27 22:07
@sitpds
我按照你说的改了,有一定改善,至少不会炸管了。在轻载20W的时候可以正常工作。在升高变压器就会开始啸叫,主要波形如下。蓝色是Vds波形,黄色是反馈端Vcomp波形。[图片]不知道这样的波形是不是正常的,有源钳位正激电路Vds是随着占空比的变化而变化的,但是感觉变化似乎有些大。再调节反馈参数感觉变化都不明显了。我在想是否跟布线有关,导致干扰特别大。我在电源输入端没有加滤波电路,这些是否也会产生影响呢?
应该还是环路的问题,说明参数还不是很合理
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xiaohe1988
LV.5
10
2014-04-29 12:48
@sitpds
我按照你说的改了,有一定改善,至少不会炸管了。在轻载20W的时候可以正常工作。在升高变压器就会开始啸叫,主要波形如下。蓝色是Vds波形,黄色是反馈端Vcomp波形。[图片]不知道这样的波形是不是正常的,有源钳位正激电路Vds是随着占空比的变化而变化的,但是感觉变化似乎有些大。再调节反馈参数感觉变化都不明显了。我在想是否跟布线有关,导致干扰特别大。我在电源输入端没有加滤波电路,这些是否也会产生影响呢?
变压器电感量和 钳位电容改变 试一试!
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2014-04-30 12:12
@sitpds
我按照你说的改了,有一定改善,至少不会炸管了。在轻载20W的时候可以正常工作。在升高变压器就会开始啸叫,主要波形如下。蓝色是Vds波形,黄色是反馈端Vcomp波形。[图片]不知道这样的波形是不是正常的,有源钳位正激电路Vds是随着占空比的变化而变化的,但是感觉变化似乎有些大。再调节反馈参数感觉变化都不明显了。我在想是否跟布线有关,导致干扰特别大。我在电源输入端没有加滤波电路,这些是否也会产生影响呢?
你这哪里是正常的波形,你把示波器仔细调调。正常的DS波形是不是有zvs都能看出来,
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2014-04-30 12:19
@sitpds
我按照你说的改了,有一定改善,至少不会炸管了。在轻载20W的时候可以正常工作。在升高变压器就会开始啸叫,主要波形如下。蓝色是Vds波形,黄色是反馈端Vcomp波形。[图片]不知道这样的波形是不是正常的,有源钳位正激电路Vds是随着占空比的变化而变化的,但是感觉变化似乎有些大。再调节反馈参数感觉变化都不明显了。我在想是否跟布线有关,导致干扰特别大。我在电源输入端没有加滤波电路,这些是否也会产生影响呢?
正常的有源钳位,有2种情况,1是只有钳位没有进入ZVS,波形有尖峰,但能带额度负载工作正常。2种是完全ZVS,波形没有尖峰,比硬开关高1-2个百分点。
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ruohan
LV.9
13
2014-04-30 13:37
@能源损耗
正常的有源钳位,有2种情况,1是只有钳位没有进入ZVS,波形有尖峰,但能带额度负载工作正常。2种是完全ZVS,波形没有尖峰,比硬开关高1-2个百分点。
UCC3580规格书有吗,发一份上来看看
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sitpds
LV.4
14
2014-05-01 19:09
@能源损耗
正常的有源钳位,有2种情况,1是只有钳位没有进入ZVS,波形有尖峰,但能带额度负载工作正常。2种是完全ZVS,波形没有尖峰,比硬开关高1-2个百分点。
调整反馈之后,感觉应该正常了,但是波形既没有尖峰,也不是ZVS,应该是低电压导通,就是导通之前MOS管上的电压会下降到一倍Vin后导通,而不是2Vin,所有效率有所提升,做出来不带同步整流80W效率>90%。
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