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【我是工程师第二季】准谐振+同步整流 12V2A输出,目标效率86%

输入:AC176-242V     

输出:12V2A

效率:86%(目标)【46贴:第一次测试90%

纹波:≤80mv

    以前没做过准谐振,这次找个小功率试一下。准谐振芯片用的ICE2QS03G。

    上传一份准谐振芯片ICE2QS03G的datasheet。

     

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hellbaron
LV.6
2
2016-04-09 14:23

  我分析一下准谐振,供大家参考,有什么不对的地方欢迎拍砖!

    说准谐振得先说反激:

    图1所示为反激式开关电源的基本电路原理图VT为开关管。Lp为初级电感量,包括Lm和Lk(漏感)。D1为整流管。Vin为输入的直流电压Cd代表漏-源总的电容,包括MOS开关管D-S电容,变压器线圈的寄生电容和电路中其他的离散电容。

   图2为反激电源的工作波形。对于反激式开关电源,开关管是在电流最大时关断的,因而会产生关断损耗。对于工作与CCM模式的电源,MOS管开通电压为Vin;对于DCM来说,MOS管的导通发生在震荡的任何情况,可能是谷底也可能在峰顶。这样损耗都比较大。

    图3、4、5为准谐振Vds波形,从图中能看出,MOS管是在震荡的谷底开通,这样就减少了开通损耗。准谐振芯片就是检测Vds震荡波形的谷底,控制MOS管在谷底导通,这样比普通的反激导通损耗低。(有的文章说如果设计的好还可以降低关断损耗,这点我不认同,有哪位大神可以给解惑么?)我认为准谐振不能减少关断损耗。

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hellbaron
LV.6
3
2016-04-09 16:06

    以前没接触过准谐振,所以DATASHEET对我来说很重要。

特点

    除了低负载的情况,都工作在准谐振模式。

    为了获得低的待机功耗,在轻载或没有负载的情况下工作在主动突发模式

    随着负载的减小频率降低。

    启动单元,开机后给VCC恒流充电。

    内置数字软启动。

    检测校正和逐周期电流峰值限制。

    VCC过压、欠压,电路开环、过载保护,可自动重启。

    可调的输出过压保护和线圈短路保护都是锁存模式。

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xzbcc
LV.1
4
2016-04-09 16:30
@hellbaron
  以前没接触过准谐振,所以DATASHEET对我来说很重要。[图片]特点    除了低负载的情况,都工作在准谐振模式。    为了获得低的待机功耗,在轻载或没有负载的情况下工作在主动突发模式。    随着负载的减小频率降低。    启动单元,开机后给VCC恒流充电。    内置数字软启动。    检测校正和逐周期电流峰值限制。    VCC过压、欠压,电路开环、过载保护,可自动重启。    可调的输出过压保护和线圈短路保护都是锁存模式。
您好,讲的很到位,只是初学者的我有个问题,谐振时,不是应该有谐振电流吗?为什么看波形,谐振电流或者没有,或者只有一个大尖峰,在谐振发生过程中,电流难道不是一直存在的吗?
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hellbaron
LV.6
5
2016-04-09 17:05
@xzbcc
您好,讲的很到位,只是初学者的我有个问题,谐振时,不是应该有谐振电流吗?为什么看波形,谐振电流或者没有,或者只有一个大尖峰,在谐振发生过程中,电流难道不是一直存在的吗?

    其实是有谐振电流的,只不过很小。你是看的图4、5吧,那个电流波形是测的初级Rsense的两端电压,Rsense本身比较小,所以显示不出来。我是这样理解的。

    普通反激也是有震荡的,它的导通不一定在谷底。准谐振就是检测到震荡的谷底,控制MOS在谷底导通,来减少损耗。

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hellbaron
LV.6
6
2016-04-09 17:25

    引脚:

    和普通的反激芯片差不多,就是1脚:过零检测不一样。他是通过检测辅助绕组线圈上的电压(注意不是VCC),来判断是否震荡到谷底。

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hellbaron
LV.6
7
2016-04-09 21:06

上传一份原理图。

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tonyleu
LV.7
8
2016-04-10 10:44
@hellbaron
[图片]上传一份原理图。[图片]
尽量把Vor取大点。继续关注。。。
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hellbaron
LV.6
9
2016-04-10 20:56
@tonyleu
尽量把Vor取大点。继续关注。。。
    对,Vor(反射电压)取值越大大,振荡的波谷就越低。这样开关MOS导通电压就低,损耗就低了。
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konglingzhi
LV.6
10
2016-04-11 08:59
好奢侈,好像有客户用反激+肖特基也做到这个效率
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2016-04-11 09:57
加高亮  楼主继续继续
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hellbaron
LV.6
12
2016-04-11 10:08
@konglingzhi
好奢侈,好像有客户用反激+肖特基也做到这个效率
    以前没做过准谐振,这次不知道能做成什么样子,可能连86%也到不了呢。
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hellbaron
LV.6
13
2016-04-11 10:24
     开始布局:这是基本布局,可能还会有改动。投板之前都有可能改。

                                                      布局1

                                                                     布局2       

                                                                    布局3

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xzbcc
LV.1
14
2016-04-11 10:38
@hellbaron
  其实是有谐振电流的,只不过很小。你是看的图4、5吧,那个电流波形是测的初级Rsense的两端电压,Rsense本身比较小,所以显示不出来。我是这样理解的。[图片]  普通反激也是有震荡的,它的导通不一定在谷底。准谐振就是检测到震荡的谷底,控制MOS在谷底导通,来减少损耗。
太感谢了!!
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apple3417
LV.4
15
2016-04-11 12:08
12V/2A输出有必要做同步整流吗?
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hellbaron
LV.6
16
2016-04-11 14:08
@apple3417
12V/2A输出有必要做同步整流吗?
    我也不知道会不会有效果。到时可以试试,看看用同步整流和肖特基有多大区别。
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hbnqsqy
LV.2
17
2016-04-11 15:32
期待楼主的最后结果,坐等!!
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mysnowballs
LV.2
18
2016-04-11 22:14
@hellbaron
   开始布局:这是基本布局,可能还会有改动。投板之前都有可能改。[图片]                           布局1[图片]                                   布局2      [图片]                                                                  布局3
楼主太厉害了
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hellbaron
LV.6
19
2016-04-12 22:06

    今天检查到一个错误,7贴原理图上的,不知道你们能看出来么!!!

    画好PCB之后我就喜欢多检查,投了板子再知道有不对的地方,调试的时候就比较麻烦了。    和同事一起做板子,得下周投板了。估计下下周能拿到。这几天搞搞器件,再检查检查。

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2016-04-13 08:05
楼主太烈害了学习继续关注
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hellbaron
LV.6
21
2016-04-13 16:17

    上骨架磁芯参数。

    变压器的封装是根据以下几幅图画出来的。

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hellbaron
LV.6
22
2016-04-15 10:38

    PCB板子画好了,大家看看,有什么不好的地方一定要告诉我。

    画这个板子改了好几次,挺麻烦的。大家看看我次级电流走线还有问题么?

                                                                布局4

                                                                布局4(a)

                                                            布局4(b)

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hellbaron
LV.6
23
2016-04-16 17:21
    这几天走线发现一点疑惑,次级电流要怎么走线。正、负都要经过电容好,还是只有一条电流线(正或负)经过电容就可以了。 我上传几张图大家看看。

                                        次级走线

                走线A:电流正和负都经过了2个电容。

                        走线B:电流的正经过了2个电容,电流的负分别经过1个电容。  

  可能表达不太清楚,你们结合着PCB看。A、B两种走线那个效果好???

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hellbaron
LV.6
24
2016-04-18 12:44

    看看我绕的变压器。RM8有点小,第一个骨架不小心弄坏了。

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hbnqsqy
LV.2
25
2016-04-18 13:08
@hellbaron
  这几天走线发现一点疑惑,次级电流要怎么走线。正、负都要经过电容好,还是只有一条电流线(正或负)经过电容就可以了。我上传几张图大家看看。[图片]                    次级走线[图片]        走线A:电流正和负都经过了2个电容。[图片]            走线B:电流的正经过了2个电容,电流的负分别经过1个电容。   可能表达不太清楚,你们结合着PCB看。A、B两种走线那个效果好???
     走线B好,电流过电容的一端就行。

     走线A中,电容E4正电流短,负电流也短,它的寿命就短,走线B更合理。

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hbnqsqy
LV.2
26
2016-04-18 13:09
@hellbaron
[图片]上传一份原理图。[图片]
    你这个原理图里没有热敏和压敏!!!
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hellbaron
LV.6
27
2016-04-18 16:32
@hellbaron
  对,Vor(反射电压)取值越大大,振荡的波谷就越低。这样开关MOS导通电压就低,损耗就低了。
    (这个应该是回复26贴的,手抖回复错楼层了)确实没有压敏和热敏,空间小,我放不进去了,而且是小功率,就把压敏和热敏去了。
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hellbaron
LV.6
28
2016-04-19 16:20

    我的PCB正在制作中

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hbnqsqy
LV.2
29
2016-04-20 16:22
@hellbaron
  我的PCB正在制作中[图片]
坐等楼主最新消息!
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ymhujiang
LV.4
30
2016-04-20 22:30
反激式加肖特极管都做到满足能效6极了>87.4%。
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youngboy66
LV.4
31
2016-04-26 10:05
@hellbaron
[图片]上传一份原理图。[图片]
    如果在Q2上并一个肖特基,效果会好一些。
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