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【讨论】电流型控制反激电路的全电压下的过流点

   对于没有线电压补偿的电流型PWM芯片控制的反激电路,如果单纯依靠SENSE电阻感应的峰值电流是否达到OCP的阀值来实现OCP,会发现高低压下的过流点有较大的区别,而且低压的过流点低于高压的过流点,这样就无法保证全电压下的恒定的OCP.大家来讨论讨论为什么会出现这种情况?
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2011-04-04 20:29
那当然了,低压的时候为了满足次级输出功率需要的初级电流大,如果限制了峰值电流那就限制了次级的输出功率.所以次级电流的保护点就低.高压的时候需要的初级电流小.所以初级峰值电流小,次级输出电流更大的时候才会使初级电流峰值达到保护点.一些质量很次的充电器都是这样工作的.解决的办法就是从次级控制电流上想办法,采集输出电流.
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luoshen
LV.6
3
2011-04-04 20:53
@起个名字真难
那当然了,低压的时候为了满足次级输出功率需要的初级电流大,如果限制了峰值电流那就限制了次级的输出功率.所以次级电流的保护点就低.高压的时候需要的初级电流小.所以初级峰值电流小,次级输出电流更大的时候才会使初级电流峰值达到保护点.一些质量很次的充电器都是这样工作的.解决的办法就是从次级控制电流上想办法,采集输出电流.
  这个解释好像不是很解释通?P0=L*Ipeak2*f/2,对于同样的负载,峰值电流应该是一样的。
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LV.1
4
2011-04-04 21:02
@luoshen
 这个解释好像不是很解释通?P0=L*Ipeak2*f/2,对于同样的负载,峰值电流应该是一样的。

这个是纯DCM的情况,如果是CCM,你发现会差别不少

另外,你是平均采样还是峰值采样是有区别的,实际中,大多为平均采样,如果精确控制过流点的话

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luoshen
LV.6
5
2011-04-04 21:19
@
这个是纯DCM的情况,如果是CCM,你发现会差别不少另外,你是平均采样还是峰值采样是有区别的,实际中,大多为平均采样,如果精确控制过流点的话
  我使用的是R7731,是峰值电流模式。
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luoshen
LV.6
6
2011-04-04 21:22
@luoshen
 我使用的是R7731,是峰值电流模式。
  刚才误解了您的意思。峰值电流模式下的平均采样对于高低压会造成高低压峰值电流的变化??
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luoshen
LV.6
7
2011-04-04 21:31
@luoshen
 刚才误解了您的意思。峰值电流模式下的平均采样对于高低压会造成高低压峰值电流的变化??

 

在峰值电流模式下,在同样的负载下,Ve0应该是一样的,在高低压下的区别应该只是占空比,而不应该是峰值电流,这个逻辑是对的吗?

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2011-04-04 21:47
@luoshen
[图片] 在峰值电流模式下,在同样的负载下,Ve0应该是一样的,在高低压下的区别应该只是占空比,而不应该是峰值电流,这个逻辑是对的吗?
 在DCM下确实这样,峰值电流不随负载大小改变.在CCM下,假如输入电压减小,那么占空比增大,次级二极管导通时间变短,输出相同功率时次级电流会增大,这时初级电流也会增大,峰值增大.看上图,是不是这样的.
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luoshen
LV.6
9
2011-04-04 22:18
@起个名字真难
[图片] 在DCM下确实这样,峰值电流不随负载大小改变.在CCM下,假如输入电压减小,那么占空比增大,次级二极管导通时间变短,输出相同功率时次级电流会增大,这时初级电流也会增大,峰值增大.看上图,是不是这样的.

 

应该这样才能实现峰值电流模式啊?在《开关电源设计》中的电流模式介绍时也是采用这样的图形来进行说明的

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tornadojie
LV.5
10
2011-04-04 23:42
@luoshen
[图片] 应该这样才能实现峰值电流模式啊?在《开关电源设计》中的电流模式介绍时也是采用这样的图形来进行说明的

我其实也存在不少疑惑,期待高手解答,继续啃书去。

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luoshen
LV.6
11
2011-04-05 00:00
@tornadojie
我其实也存在不少疑惑,期待高手解答,继续啃书去。

"初级的话当然是差别大,这个就不用解释了。"

我就像知道为什么?这个能解释下吗?

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2011-04-05 10:43
@luoshen
"初级的话当然是差别大,这个就不用解释了。"我就像知道为什么?这个能解释下吗?

这个确实不是想当然的,我也没考虑好,不过我按下面的公式做了推算.设CCM模式,初级电流梯形为Ip2和Ip1,则有以下三个公式:(Ip2-Ip1)=(Vin*Ton)/L.(Ip2+Ip1)=(2*Po*T)/(Vin*Ton).

Vin*Ton=Vo*n*(1-Ton).前面两个式子相加可得到Ip2(初级峰值电流)与Vin和Ton的关系,把第三个式子结合,可得到Ip2与Vin的关系.代入实际值验证倒是方便,但是普遍关系不好算.希望有弄明白的把最终关系贴在这里.
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luoshen
LV.6
13
2011-04-05 16:41
@起个名字真难
这个确实不是想当然的,我也没考虑好,不过我按下面的公式做了推算.设CCM模式,初级电流梯形为Ip2和Ip1,则有以下三个公式:(Ip2-Ip1)=(Vin*Ton)/L.(Ip2+Ip1)=(2*Po*T)/(Vin*Ton).Vin*Ton=Vo*n*(1-Ton).前面两个式子相加可得到Ip2(初级峰值电流)与Vin和Ton的关系,把第三个式子结合,可得到Ip2与Vin的关系.代入实际值验证倒是方便,但是普遍关系不好算.希望有弄明白的把最终关系贴在这里.
  呵呵,我也觉得这个问题有值得思考的地方。你给的思路我也好好推敲一下,希望明天大家上班后有更多人会参与到这个话题中。
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tornadojie
LV.5
14
2011-04-05 23:07
@luoshen
 呵呵,我也觉得这个问题有值得思考的地方。你给的思路我也好好推敲一下,希望明天大家上班后有更多人会参与到这个话题中。

 

如图所示

 

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2011-04-06 08:15
@tornadojie
[图片] 如图所示 
这个图和我画的一样的,我想在公式上证明,可是列出几个式子来以后发现初级峰值电流不是和输入电压成简单的反比关系,而是需要求导,我就放弃了
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luoshen
LV.6
16
2011-04-06 11:07
@tornadojie
[图片] 如图所示 

Buck-Boost的分析能完全代替Flyback的分析吗?而且我发现以上几个帖子的图片都应该有问题,因为输出的平均电流都是不一样的,这样就无法正确解释在输出功率一样的情况下高低压峰值电流的分析.

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tornadojie
LV.5
17
2011-04-06 16:03
@luoshen
Buck-Boost的分析能完全代替Flyback的分析吗?而且我发现以上几个帖子的图片都应该有问题,因为输出的平均电流都是不一样的,这样就无法正确解释在输出功率一样的情况下高低压峰值电流的分析.

反激就是从BUCK-BOOST演变过来的,只是电感换成了变压器而已.IL=IO/(1-D),IO就是输出电流,负载不变IO不变,占空比变化会导致电感的平均电流IL变化,而峰值电流IPK=IL*(1+r/2),r为电流纹波.

再补充一点IO就是续流二极管的电流,不知道以上能不能解释高低压下OCP差别大的问题

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2011-04-06 16:28
@luoshen
Buck-Boost的分析能完全代替Flyback的分析吗?而且我发现以上几个帖子的图片都应该有问题,因为输出的平均电流都是不一样的,这样就无法正确解释在输出功率一样的情况下高低压峰值电流的分析.
你怎么能确定输出电流平均值不一样呢?在整个周期内面积一样,平均值也一样的
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tornadojie
LV.5
19
2011-04-06 16:32
@起个名字真难
你怎么能确定输出电流平均值不一样呢?在整个周期内面积一样,平均值也一样的

电感平均电流和负载电流并不是相等的,负载电流是等于1-D期间的续流管的电流

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luoshen
LV.6
20
2011-04-06 22:32
@tornadojie
反激就是从BUCK-BOOST演变过来的,只是电感换成了变压器而已.IL=IO/(1-D),IO就是输出电流,负载不变IO不变,占空比变化会导致电感的平均电流IL变化,而峰值电流IPK=IL*(1+r/2),r为电流纹波.再补充一点IO就是续流二极管的电流,不知道以上能不能解释高低压下OCP差别大的问题
呵呵,终于看懂你的回复了,原来我所有的推理都是基于一个错误的认识:那就是电感平均输出电流等于负载输出电流。IL=IO/(1-D)才是真理。明天如果有空就把这几天的讨论做个总结,免得其他人因为看到我这个帖子也在纠结,在这里先谢谢起个名字真难tornadojie.
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tornadojie
LV.5
21
2011-04-07 09:14
@luoshen
呵呵,终于看懂你的回复了,原来我所有的推理都是基于一个错误的认识:那就是电感平均输出电流等于负载输出电流。IL=IO/(1-D)才是真理。明天如果有空就把这几天的讨论做个总结,免得其他人因为看到我这个帖子也在纠结,在这里先谢谢起个名字真难,tornadojie.
不客气,在解答这问题的过程中,我是对反激拓扑的认识也进一步加深,互惠互利嘛.还有什么问题也欢迎提出来交流,大家一起探讨,交个朋友
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luoshen
LV.6
22
2011-04-07 14:29
@tornadojie
不客气,在解答这问题的过程中,我是对反激拓扑的认识也进一步加深,互惠互利嘛.还有什么问题也欢迎提出来交流,大家一起探讨,交个朋友

尝试推导CCM模式下输入电压与峰值电流的关系.

根据伏秒数守恒:

(为了让公式简练,假设二极管和MOS开关都是理想状态,导通电阻为0)

Vdc*Ton=(Ns/Np)*Vo*Toff  Vdc*D=(Ns/Np)*Vo*(1-D)……..(1)

根据上图得到如下: L*(Ip2-Ip1)=Vdc*Ton=Vdc*D*T………..(2)

再根据输入输出的能量关系:{Ip2Ip1/2}*Vdc*D=P0/η…….(3)

现在只能列出三个式子,但含有四个未知数:Vdc,D,Ip2,Ip1.

根据(1),(2),(3)消去Vdc

得到:Ip2Ip1= (Ns/Np)*Vo*(1-D)*T………..(4)

      Ip1+Ip2=2 P0/η*(Np/Ns)*(1/Vo)/(1-D)……..(5)

根据公式1,随着Vdc,D,(1-D)

(4)得,Ip2-Ip1  由(5)得Ip1+Ip2

由这两个变化方向只能推测出Ip1随着Vdc减小,但Ip2还是无从判断??

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luoshen
LV.6
23
2011-04-07 14:32
@luoshen
尝试推导CCM模式下输入电压与峰值电流的关系.根据伏秒数守恒:(为了让公式简练,假设二极管和MOS开关都是理想状态,导通电阻为0)Vdc*Ton=(Ns/Np)*Vo*Toff →Vdc*D=(Ns/Np)*Vo*(1-D)……..(1)根据上图得到如下:L*(Ip2-Ip1)=Vdc*Ton=Vdc*D*T………..(2)再根据输入输出的能量关系:{(Ip2+Ip1)/2}*Vdc*D=P0/η…….(3)现在只能列出三个式子,但含有四个未知数:Vdc,D,Ip2,Ip1.根据(1),(2),(3)消去Vdc得到:Ip2-Ip1=(Ns/Np)*Vo*(1-D)*T………..(4)     Ip1+Ip2=2P0/η*(Np/Ns)*(1/Vo)/(1-D)……..(5)根据公式1,随着Vdc↑,D↓,(1-D)↑由(4)得,Ip2-Ip1↑ 由(5)得Ip1+Ip2↓由这两个变化方向只能推测出Ip1随着Vdc减小,但Ip2还是无从判断??

悲剧,现在公司图片传不上去,晚上回家在上传.

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344020199
LV.6
24
2011-04-07 15:43
@tornadojie
电感平均电流和负载电流并不是相等的,负载电流是等于1-D期间的续流管的电流

D=0.5,就是的了

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344020199
LV.6
25
2011-04-07 15:46
@luoshen
 这个解释好像不是很解释通?P0=L*Ipeak2*f/2,对于同样的负载,峰值电流应该是一样的。
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luoshen
LV.6
26
2011-04-07 16:39
@344020199
[图片]
兄弟,这个图你想表达什么?
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allen-leon
LV.5
27
2011-04-07 16:42
@luoshen
兄弟,这个图你想表达什么?
加高低压补偿吧。。就可以了。。
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luoshen
LV.6
28
2011-04-07 16:46
@allen-leon
加高低压补偿吧。。就可以了。。

加高低压补偿我已经尝试过了,也确实拉近了高低压的过流点.现在的问题是我想通过数学等一些严谨的方式来证明在定频峰值电流模式下高低压的初级峰值电流的大小.

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luoshen
LV.6
29
2011-04-07 18:25
@luoshen
悲剧,现在公司图片传不上去,晚上回家在上传.

 

把图补上去

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tornadojie
LV.5
30
2011-04-07 20:41
@344020199
D=0.5,就是的了
D=0.5就相等了?
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tornadojie
LV.5
31
2011-04-07 20:43
@luoshen
尝试推导CCM模式下输入电压与峰值电流的关系.根据伏秒数守恒:(为了让公式简练,假设二极管和MOS开关都是理想状态,导通电阻为0)Vdc*Ton=(Ns/Np)*Vo*Toff →Vdc*D=(Ns/Np)*Vo*(1-D)……..(1)根据上图得到如下:L*(Ip2-Ip1)=Vdc*Ton=Vdc*D*T………..(2)再根据输入输出的能量关系:{(Ip2+Ip1)/2}*Vdc*D=P0/η…….(3)现在只能列出三个式子,但含有四个未知数:Vdc,D,Ip2,Ip1.根据(1),(2),(3)消去Vdc得到:Ip2-Ip1=(Ns/Np)*Vo*(1-D)*T………..(4)     Ip1+Ip2=2P0/η*(Np/Ns)*(1/Vo)/(1-D)……..(5)根据公式1,随着Vdc↑,D↓,(1-D)↑由(4)得,Ip2-Ip1↑ 由(5)得Ip1+Ip2↓由这两个变化方向只能推测出Ip1随着Vdc减小,但Ip2还是无从判断??
超过二个未知数,因此无法推出
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