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在BUCK电路实例中探讨电感及MOS管功耗

输入输出参数描述:
   现做一BUCK电路LED驱动,36V输入,28V输出,恒流3.6A,电感采用工型100uH,线径1mm2,尺寸14X18;采用2个MOS管,1个用于500HZPWM调光控制,另一个用于恒流调制,MOS都采用16N05,MOS驱动波形很漂亮,Fsw = 125KHZ,Tr约等于40ns ,Tf约等于50ns,Rds = 0.047欧姆.

出现问题:
    电感慢慢发热,直至非常烫手,在PWM调光占空比较低时电感有啸叫声,用作调制的MOS管也是慢慢发热,直至非常烫手;

问题考虑:
    电感线径的铜损不可能这么大,那就是磁芯的铁损,磁滞损耗应该是主要原因,也有实验为证.换用黄白环100uH,33uH电感实验,黄白环100uH电感发热速度较工型电感快,33uH电感更快,因为黄白环磁滞曲线更宽,33uH电感时电流纹波更大.
    MOS管的导通电阻较小,导通功耗就按占空比100%计算有0.6W,而开关损耗估算有0.8W,共1.4W,热阻在最差条件下为100W/摄氏度,MOS温度高可以理解.

疑惑:
    125KHz时MOS管就有这么大功耗,造成这么大温升,那么BUCK是不是不适合较高频率的控制呢?MOS管的功耗在不改变电路拓扑的情况下用什么方法能够
降下去呢?这样长时间高温工作可靠性应该很差吧?
    电感的温升正常吗?才125KHz就这样了,那么这些黄白环和工型电感不适合100KHz以上的使用吗?电感在这种高温下工作可靠性又会怎样呢?500Hz的调光频率造成的啸叫吗,这个频率才在人耳听觉范围,那占空比大时怎么没有呢?改进的最好方式是什么呢?

期待一起探讨!
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st.you
LV.10
2
2009-12-08 14:48
我用IRF540来做48伏输入,32V,3.5A输出的电源,用的是铁硅铝环,0.8的线径,200K的开关频率,总体效率最高做到接近95%. 建议不要用黄白环因为多为铁粉芯,磁损很大.如果非要用,就得选用体积很大的,磁导率低的,以降低磁通变化量,从而降低磁损耗.
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2009-12-08 17:36
@st.you
我用IRF540来做48伏输入,32V,3.5A输出的电源,用的是铁硅铝环,0.8的线径,200K的开关频率,总体效率最高做到接近95%.建议不要用黄白环因为多为铁粉芯,磁损很大.如果非要用,就得选用体积很大的,磁导率低的,以降低磁通变化量,从而降低磁损耗.
也想用铁硅铝的环,购买上有些不方便,所以一直没有尝试.那你的MOS功耗如何呢?200K,3.5A,MOS的功耗与散热怎么解决呢?
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lizlk
LV.10
4
2009-12-08 18:39
@yangfeng_2008
也想用铁硅铝的环,购买上有些不方便,所以一直没有尝试.那你的MOS功耗如何呢?200K,3.5A,MOS的功耗与散热怎么解决呢?
呵呵,BUCK电路MOS只要驱动好了,你那么点电流功耗几乎没有的.我以前做过一个.
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2009-12-08 23:52
@lizlk
呵呵,BUCK电路MOS只要驱动好了,你那么点电流功耗几乎没有的.我以前做过一个.
测过驱动的波形了,认为波形已经很好了啊!
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2009-12-09 16:32
啸叫 ?
量一下mosfet 的波型吧

看一個週期到另一個週期的時間頻率是不是落在人耳聽的到20 HZ ~20K
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