占空比之疑惑

我们都知道在CCM模式下

反激变换公式: Vo=(Ns/Np)*Vin*D/(1-D)

正激变换公式: Vo=(Ns/Np)*Vin*D

从上面公式可以得出输出的电压Vo和D有关系,和负载大小没有关系,可以这样理解吗?

如果是这样,当负载突然加重的时候,那么控制器调的是什么呢? 如果调大占空比D,则会影响到Vo. 如果什么都不调,那输出怎么变化的呢?

请指点,谢谢!

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yangxi

LV.6

2010-01-05 14:04

负载突然加重,调的还是D啊!因为VO在负载加重时会下降.

qwaszx01

LV.2

2010-01-05 14:13

@yangxi

负载突然加重,调的还是D啊!因为VO在负载加重时会下降.

问题是按公式的话,假设D变大了,则Vo也变了,而Vo是需要不变的.

难道公式是错的,还是理解有问题?

qwaszx01

LV.2

2010-01-05 15:21

@yangxi

负载突然加重,调的还是D啊!因为VO在负载加重时会下降.

你讲的,我明白,也知道负载加大使电压掉下来,使得控制器去调节占空比.

但你清楚公式吗,公式是正确的吗?

ytdfwangwei

LV.8

2010-01-05 15:29

公式是理想情况下的，而理想情况跟实际情况是有区别的。

qwaszx01

LV.2

2010-01-05 15:51

@ytdfwangwei

公式是理想情况下的，而理想情况跟实际情况是有区别的。

这和公式理想不理想毫无关系, 因为公式是基本的指导.

换句话说, 什么不理想会颠覆公式,你真的明白吗?

对不起,我说话比较直接,如果有得罪各位的,请见谅.

qwaszx01

LV.2

2010-01-05 16:48

有哪位知道,请出手指导一下,万分感激!

st.you

LV.10

2010-01-05 18:37

@qwaszx01

有哪位知道,请出手指导一下,万分感激!

如果电路已经工作在CCM模式,那么占空比只需要增加一点点,因为实际电路有损耗,如,整流二极管的压降是随电流变化的,电流越大压降越大,变压器的漆包线是有电阻的,等等这些,导致输出的电压在电流大的时候降低,这时候占空比就必须增大使能量增加来补偿这些损耗.,微观上看,实际输出是在设定值附近不断变化的,变化量根据电路的增益不同而不同.

qwaszx01

LV.2

2010-01-05 19:26

@st.you

谢谢你的耐心解释.

我就你所说的来分析一下: 假设实际电路的变压器漆包线很粗,二极管选的裕量很大(即尽量减少实际电路的电压损耗)

而此时如果负载加重2倍. 按你的说法占空比应该几乎不变吧.

那么变压器输出功率的变化过程是怎样的? (即控制器是怎么让变压器来加大输出功率呢?)

谢谢!

老实和尚

LV.4

2010-01-05 20:08

@qwaszx01

谢谢你的耐心解释.我就你所说的来分析一下:假设实际电路的变压器漆包线很粗,二极管选的裕量很大(即尽量减少实际电路的电压损耗)而此时如果负载加重2倍.按你的说法占空比应该几乎不变吧.那么变压器输出功率的变化过程是怎样的?(即控制器是怎么让变压器来加大输出功率呢?)谢谢!

应该是有一个暂态过程的，在此暂态过程中，Duty是张的，使得初级侧平均电流增大，当duty再缩回到稳态时，虽然Duty基本不变，但电流已经增大了(在Vin不变的情况下，上升斜率虽维持不变，但平均电流增大相当于电流上升的起点增大)。

qwaszx01

LV.2

2010-01-05 20:18

@老实和尚

这个解释不错,谢谢!

即占空比有一个变化过程,但最后占空比仍保持不变.

有谁测试过,实际波形就是这样变化的.

为什么占空比会缩回去呢?

老实和尚

LV.4

2010-01-05 22:19

@qwaszx01

这个解释不错,谢谢!即占空比有一个变化过程,但最后占空比仍保持不变.有谁测试过,实际波形就是这样变化的.为什么占空比会缩回去呢?

我测过全桥的暂态的波形，完全可以看到这样的过程，不过flyback我倒是没测过，但应该也是类似的过程啦。

至于Duty为什么会缩回去，我觉得就是理论的公式啊，CCM下Duty跟负载无关。

qwaszx01

LV.2

2010-01-05 22:36

@老实和尚

我测过全桥的暂态的波形，完全可以看到这样的过程，不过flyback我倒是没测过，但应该也是类似的过程啦。至于Duty为什么会缩回去，我觉得就是理论的公式啊，CCM下Duty跟负载无关。

我明白了. 谢谢!

瞬态过程中,如果占空比增大会导致电流起点逐周期往上涨.因为电流增长的幅度会大过电流下降的幅度,导致输出功率不断上涨. 当输出电压要大于Vo时,占空比往回缩,但这时候电流起点已经比较高,因此可以保证输出功率足够.

st.you

LV.10

2010-01-05 23:12

@qwaszx01

我明白了.谢谢!瞬态过程中,如果占空比增大会导致电流起点逐周期往上涨.因为电流增长的幅度会大过电流下降的幅度,导致输出功率不断上涨.当输出电压要大于Vo时,占空比往回缩,但这时候电流起点已经比较高,因此可以保证输出功率足够.

这有点本末倒置了吧?假设是一个不受控的,占空比固定的FLYBACK,负载由一倍提高到两倍,在保证CCM的前提下,这时候缺少了可增大的占空比,电源输出又会是个什么样的情况呢?

qwaszx01

LV.2

2010-01-06 12:44

@st.you

我个人理解,如果开环状态,如果保持占空比不变,假设负载变化了,那么输出电压是变化的(即使始终在CCM模式下).

因为此时已经不遵从反激变换公式: Vo=(Ns/Np)*Vin*D/(1-D)了.

很想听听你的本末倒置的见解,能否说得清楚一些.谢谢

冲浪小虫

LV.3

2010-01-06 12:59

电源本来就是工作在动态的，当在加重载时，VO瞬间下降，反馈回前级进行调整，这都是动态的，并不是不变，你看到的是静态结果。

st.you

LV.10

2010-01-06 13:26

@qwaszx01

我个人理解,如果开环状态,如果保持占空比不变,假设负载变化了,那么输出电压是变化的(即使始终在CCM模式下).因为此时已经不遵从反激变换公式:Vo=(Ns/Np)*Vin*D/(1-D)了.很想听听你的本末倒置的见解,能否说得清楚一些.谢谢

负载变化，占空比变化只是个暂态过程，但不是个必要过程。之所以能测量得出来是因为实际的电路损耗问题。在这里如果只是讨论理想的状态的话，这个过程是不会存在的，因为负载变化之后，FLYBACK方式，开关管会在负载，初次匝比决定的起始电流下导通，忽略输出电容的储能所造成的延时的话，这基本上是在一个开关周期内完成的。

qwaszx01

LV.2

2010-01-06 14:18

@st.you

我不认为暂态过程是多余的,恰恰它体现了控制器的功能.

"负载变化之后，FLYBACK方式，开关管会在负载，初次匝比决定的起始电流下导通" 电流起点自己就会变,神仙? 请指点!

qwaszx01

LV.2

2010-01-06 14:31

@冲浪小虫

电源本来就是工作在动态的，当在加重载时，VO瞬间下降，反馈回前级进行调整，这都是动态的，并不是不变，你看到的是静态结果。

你讲的是对的,但我想了解的是过程

st.you

LV.10

2010-01-06 14:33

@qwaszx01

我不认为暂态过程是多余的,恰恰它体现了控制器的功能."负载变化之后，FLYBACK方式，开关管会在负载，初次匝比决定的起始电流下导通" 电流起点自己就会变,神仙?请指点!

没发现哪款控制器的控制波形图上有显示这个特性的。负载电流增加了这个电流就会变化了，不用神仙也能做得到，呵呵...

qwaszx01

LV.2

2010-01-06 15:08

@st.you

没发现哪款控制器的控制波形图上有显示这个特性的。负载电流增加了这个电流就会变化了，不用神仙也能做得到，呵呵...

按你的说法,在理想化条件是不需要控制器的, 是这样吗?

st.you

LV.10

2010-01-06 15:24

@qwaszx01

按你的说法,在理想化条件是不需要控制器的,是这样吗?

输入电压稳定，出负载固定，且CCM模式，其它条件理想，这时候控制器是多余的。

qwaszx01

LV.2

2010-01-06 17:47

@st.you

输入电压稳定，出负载固定，且CCM模式，其它条件理想，这时候控制器是多余的。

"负载固定" ,如果这样说就没什么要讨论了. 我们的讨论正是基于负载变化带来的输出功率变化,花时间来讨论这一过程的.

总之你没有说服我,可能是我水平有限无法理解,但还是要谢谢你花这么多时间回复.

st.you

LV.10

2010-01-06 18:45

@qwaszx01

"负载固定" ,如果这样说就没什么要讨论了.我们的讨论正是基于负载变化带来的输出功率变化,花时间来讨论这一过程的.总之你没有说服我,可能是我水平有限无法理解,但还是要谢谢你花这么多时间回复.

事实上我是做过这方面实验的,用一个固定占空比的方波发生器,,固定输入电压,结果是一进入CCM模式,电压增益就基本上稳定,且负载变动输出电压变化很小.反激变压器初次级的电流是相位上相差90度,电流是按匝数比的折射关系,理解起来是有点困难.

如果不明白,就用正激或者BUCK方式来做例子想想吧,BUCK为例,开关管的电流跟负载的电流是同时产生的,当负载变重之后,开关管的电流会不会变大?如果电流变大了,那么,下一个周期的起始点电流就变化了,储能电感就同步的存储更多的能量了.根本就没控制器什么事.比如,带同步续流的BUCK电源,设计成CCM模式(电感合适,跟负载没关系)输入固定的时候,只要占空比不变,输出任负载怎么变,都没多大变化,如果条件都是理想的,那么,基本上就没控制IC的事了.

qwaszx01

LV.2

2010-01-07 10:26

@st.you

事实上我是做过这方面实验的,用一个固定占空比的方波发生器,,固定输入电压,结果是一进入CCM模式,电压增益就基本上稳定,且负载变动输出电压变化很小.反激变压器初次级的电流是相位上相差90度,电流是按匝数比的折射关系,理解起来是有点困难.如果不明白,就用正激或者BUCK方式来做例子想想吧,BUCK为例,开关管的电流跟负载的电流是同时产生的,当负载变重之后,开关管的电流会不会变大?如果电流变大了,那么,下一个周期的起始点电流就变化了,储能电感就同步的存储更多的能量了.根本就没控制器什么事.比如,带同步续流的BUCK电源,设计成CCM模式(电感合适,跟负载没关系)输入固定的时候,只要占空比不变,输出任负载怎么变,都没多大变化,如果条件都是理想的,那么,基本上就没控制IC的事了.

我用了PSPICE来仿真BUCK电路,见附件!

图中,绿色是输出电压,红色是电感电流.

输入电压为24V,占空比为0.5 , 负载分别是5和15欧

明显看出输出电压的差异:

负载5欧时,输出电压=10.35V

负载分别是15欧时,输出电压=11.13V

如果负载用2欧时,输出电压=9V

如果用BOOST模型来仿真,那不同的负载,CCM状态下,输出电压差异就大多了

qwaszx01

LV.2

2010-01-07 10:28

@qwaszx01

我用了PSPICE来仿真BUCK电路,见附件!图中,绿色是输出电压,红色是电感电流.输入电压为24V,占空比为0.5,负载分别是5和15欧明显看出输出电压的差异:负载5欧时,输出电压=10.35V负载分别是15欧时,输出电压=11.13V如果负载用2欧时,输出电压=9V如果用BOOST模型来仿真,那不同的负载,CCM状态下,输出电压差异就大多了[图片] [图片] [图片]

为什么图片贴不上,你们可以看到吗?

st.you

LV.10

2010-01-07 10:50

@qwaszx01

我用了PSPICE来仿真BUCK电路,见附件!图中,绿色是输出电压,红色是电感电流.输入电压为24V,占空比为0.5,负载分别是5和15欧明显看出输出电压的差异:负载5欧时,输出电压=10.35V负载分别是15欧时,输出电压=11.13V如果负载用2欧时,输出电压=9V如果用BOOST模型来仿真,那不同的负载,CCM状态下,输出电压差异就大多了[图片] [图片] [图片]

估计是仿真器件参数设置的问题。