众所周知: LCD(电感,电容,二极管)也是箝位电路的一种,类似于RCD,或者有源箝位,其作用都是箝住MOSFET DS 端关断时的电位,以防止Vds 过高而把 Mosfet 击穿.
但以前往往认为用RCD箝位会较LCD差些,因为RCD是将变压器的漏感能量完全消耗在电阻R上,对电源效率有影响.而LCD是无损吸收箝位,其可以将变压器的漏感能量通过LC谐振回馈至Bulk Cap,其工作情况真的会如此吗?
下图即是LCD箝位电路的简单路,附件为我对其工作波形的具体分析,并提出LCD也不是种无损吸收箝位(或者只是鄙人的愚见),
所以在此请各位有志大侠继续讨论下去,并提出有效的参数设计.500) {this.resized=true; this.width=500; this.alt='这是一张缩略图,点击可放大。\n按住CTRL,滚动鼠标滚轮可自由缩放';this.style.cursor='hand'}" onclick="if(!this.resized) {return true;} else {window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/39/1141401344.gif');}" onmousewheel="return imgzoom(this);">
以往LCD Clamp电路 工作状态都会被这么认为:
1.在Q1 Turn Off 时,变压器的漏感电流流经C2, D1对C2进行充电.
2.在Q1再次 Turn On 时,C2上的能量将流经MOS(Q1),地,D2,L1 , 并将能量转移到L1 .
3.当Q1 再次Turn Off 时,重复1动作,同时L1将刚才得到的能量由D1,Bulk Cap , 地 , D2, L1支路将能量回送至Bulk Cap(C1) .
4.以后将以2 , 3 , 周期性工作 .
而真正的LCD Clamp 电路工作原理具体如下:
1.当Q1第一次 Turn Off 时,变压器的漏感电流流经C2, D1对C2从初始状态进行充电.
2.当Q1再次 Turn On 时,C2放电电流流经MOS(Q1), 地, D2, L1 ,并与L1发生谐振,将部分能量消耗在MOSFET 与采样电阻上,并保留另一部分能量 (1/2C2 UC终^2) ,也就是说此过程中C2的能量并不是完全放完,L1也不存储能量( 因其在Ton 时IL 就已经为零 ) .
3.当Q1 再次Turn Off 时,重复1动作,但此时C的能量是由2中剩下的能量开始上充,电容两端电压同时发生突变,且会发生谐振,其中过程是C2与Llea的谐振 .
4.以后将以2 , 3 , Cycle 性工作 .
1141401409.pdf
再议LCD 箝位技术
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@monikel
有如此考虑过,但是实验无法做到(不管你怎么加大C2,L1),具体证明我还没弄懂,有待请教,并再次深入考虑下.待回复!
具体我也没做过这个电路,但是个人感觉在Ton以后,L1C2有一个谐振过程,L1中的电流会以正弦的方式上升,但是由于D2的缘故,此电流不会反向.那么就应该计算L1C2的谐振角频率,也即他的谐振周期,使L1中的电流谐振回零之前,使MOS管Turn off.那么D1导通以后,L1中向上的电流,就可以通过D1D2把能量回馈回C1.如果MOS管Turn off前,L1中的电流就已经谐振回零了,那么当然就不存在可以回馈的能量了,还要在MOS和电阻上消耗掉一些能量
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@zjueexuye
具体我也没做过这个电路,但是个人感觉在Ton以后,L1C2有一个谐振过程,L1中的电流会以正弦的方式上升,但是由于D2的缘故,此电流不会反向.那么就应该计算L1C2的谐振角频率,也即他的谐振周期,使L1中的电流谐振回零之前,使MOS管Turnoff.那么D1导通以后,L1中向上的电流,就可以通过D1D2把能量回馈回C1.如果MOS管Turnoff前,L1中的电流就已经谐振回零了,那么当然就不存在可以回馈的能量了,还要在MOS和电阻上消耗掉一些能量
有计算过,请如附件:
L1与C2的谐振频率:F = 1 / 2Л√(LC) = 536.8 kHz ,
W0 = 2Л* F = 3.37 * 10^(-6)S
实际角频率:W = 2Л * F实 = 2Л / 3.04 µS = 2.07* 10^(-6)s
如你的意思也就是要使得 Л√(LC)>Ton , 那我假设Ton=4uS, 则得出:LC>1.274*10^(-12),
假设C2取到偏大些4700pF, 会得到:L>271uH,当C2取到2200pF时,则L>579uH,我有选取过L1=460uH,C2=3300pF测试,结果仍会在Ton未完时IL降为零,具体测试波形待转出,其中原因我也没能理解,还望赐教.
L1与C2的谐振频率:F = 1 / 2Л√(LC) = 536.8 kHz ,
W0 = 2Л* F = 3.37 * 10^(-6)S
实际角频率:W = 2Л * F实 = 2Л / 3.04 µS = 2.07* 10^(-6)s
如你的意思也就是要使得 Л√(LC)>Ton , 那我假设Ton=4uS, 则得出:LC>1.274*10^(-12),
假设C2取到偏大些4700pF, 会得到:L>271uH,当C2取到2200pF时,则L>579uH,我有选取过L1=460uH,C2=3300pF测试,结果仍会在Ton未完时IL降为零,具体测试波形待转出,其中原因我也没能理解,还望赐教.
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@monikel
有计算过,请如附件:L1与C2的谐振频率:F=1/2Л√(LC)=536.8kHz, W0=2Л*F=3.37*10^(-6)S实际角频率:W=2Л*F实=2Л/3.04µS=2.07*10^(-6)s如你的意思也就是要使得Л√(LC)>Ton,那我假设Ton=4uS,则得出:LC>1.274*10^(-12),假设C2取到偏大些4700pF,会得到:L>271uH,当C2取到2200pF时,则L>579uH,我有选取过L1=460uH,C2=3300pF测试,结果仍会在Ton未完时IL降为零,具体测试波形待转出,其中原因我也没能理解,还望赐教.
今天有再次测试:选取L1=430uH,C2=4700pF
1.满载(300W output 230Vac 50Hz Input)时得到如下波形.
500) {this.resized=true; this.width=500; this.alt='这是一张缩略图,点击可放大。\n按住CTRL,滚动鼠标滚轮可自由缩放';this.style.cursor='hand'}" onclick="if(!this.resized) {return true;} else {window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/39/1141820717.gif');}" onmousewheel="return imgzoom(this);">
2.满载(300W Output 264Vac 50Hz Input)时得到如下波形.
500) {this.resized=true; this.width=500; this.alt='这是一张缩略图,点击可放大。\n按住CTRL,滚动鼠标滚轮可自由缩放';this.style.cursor='hand'}" onclick="if(!this.resized) {return true;} else {window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/39/1141821630.gif');}" onmousewheel="return imgzoom(this);">
由两个波形可以看出,确实有部分能量回馈到Bulk Cap, 测试结果:
在1.条件下,以原先LC参数得到Pin(输入功率)=402.7W
以现在的LC参数可得到Pin=401.5W .
减少了部分损耗,所以参数的选取很重要啊,我们公司以往都是用现成的(L=40uH, C=1000~3300pF),所以没体现出减少损耗的优越性.但是应用300uH以上的电感也较难,体积大(因为Al需用小的),不知选材方面可否做到简单些?
以前有可能我选取的L是大Al值的,所以发生饱和现象,没得到今天这样的波形,今天也是换了个想法,没想到真的可以得证,谢谢各位一直以来的支持!尤其是zjueexuye:大侠.
1.满载(300W output 230Vac 50Hz Input)时得到如下波形.
500) {this.resized=true; this.width=500; this.alt='这是一张缩略图,点击可放大。\n按住CTRL,滚动鼠标滚轮可自由缩放';this.style.cursor='hand'}" onclick="if(!this.resized) {return true;} else {window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/39/1141820717.gif');}" onmousewheel="return imgzoom(this);">
2.满载(300W Output 264Vac 50Hz Input)时得到如下波形.
500) {this.resized=true; this.width=500; this.alt='这是一张缩略图,点击可放大。\n按住CTRL,滚动鼠标滚轮可自由缩放';this.style.cursor='hand'}" onclick="if(!this.resized) {return true;} else {window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/39/1141821630.gif');}" onmousewheel="return imgzoom(this);">
由两个波形可以看出,确实有部分能量回馈到Bulk Cap, 测试结果:
在1.条件下,以原先LC参数得到Pin(输入功率)=402.7W
以现在的LC参数可得到Pin=401.5W .
减少了部分损耗,所以参数的选取很重要啊,我们公司以往都是用现成的(L=40uH, C=1000~3300pF),所以没体现出减少损耗的优越性.但是应用300uH以上的电感也较难,体积大(因为Al需用小的),不知选材方面可否做到简单些?
以前有可能我选取的L是大Al值的,所以发生饱和现象,没得到今天这样的波形,今天也是换了个想法,没想到真的可以得证,谢谢各位一直以来的支持!尤其是zjueexuye:大侠.
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@monikel
今天有再次测试:选取L1=430uH,C2=4700pF1.满载(300Woutput230Vac50HzInput)时得到如下波形.[图片]500){this.resized=true;this.width=500;this.alt='这是一张缩略图,点击可放大。\n按住CTRL,滚动鼠标滚轮可自由缩放';this.style.cursor='hand'}"onclick="if(!this.resized){returntrue;}else{window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/39/1141820717.gif');}"onmousewheel="returnimgzoom(this);">2.满载(300WOutput264Vac50HzInput)时得到如下波形.[图片]500){this.resized=true;this.width=500;this.alt='这是一张缩略图,点击可放大。\n按住CTRL,滚动鼠标滚轮可自由缩放';this.style.cursor='hand'}"onclick="if(!this.resized){returntrue;}else{window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/39/1141821630.gif');}"onmousewheel="returnimgzoom(this);">由两个波形可以看出,确实有部分能量回馈到BulkCap,测试结果:在1.条件下,以原先LC参数得到Pin(输入功率)=402.7W 以现在的LC参数可得到Pin=401.5W.减少了部分损耗,所以参数的选取很重要啊,我们公司以往都是用现成的(L=40uH,C=1000~3300pF),所以没体现出减少损耗的优越性.但是应用300uH以上的电感也较难,体积大(因为Al需用小的),不知选材方面可否做到简单些?以前有可能我选取的L是大Al值的,所以发生饱和现象,没得到今天这样的波形,今天也是换了个想法,没想到真的可以得证,谢谢各位一直以来的支持!尤其是zjueexuye:大侠.
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@king0072000127
能量没有回馈到C1,只是在开关off时,Vds电压上升的斜率减小了,off时的开关损耗会有减小!
能量没有回馈到C1的情况下,OFF时Vds 的上升斜率会大些,且Vds 会高些,因为如果能量没有回馈部分到C1,C2必将吸收掉L1的能量,所以在ON的后期C2上有个负的电压,这样在OFF时,电容丙C2两端的电压突变会更快,以平衡那个负压再给C2充电,所以C2的正压差也大.从测试结果也可看出,以前的正压差可达:
271V,所以Vds=304(Vbulk)+271=575V ,(如第一贴的附件)
而今天有能量回馈的波形得到:C2的正差压只有:241V,当然Vds也会小些,所以参数设计合理,其对Vds 的作用也就不一样.
271V,所以Vds=304(Vbulk)+271=575V ,(如第一贴的附件)
而今天有能量回馈的波形得到:C2的正差压只有:241V,当然Vds也会小些,所以参数设计合理,其对Vds 的作用也就不一样.
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@king0072000127
以鄙人之见,效率提高了,不一定是能量回收了,只是谐振回路的损耗减小了.主要在于你的LC材料上要有讲究.你的谐振频率在500KHz左右,你选的铁心带宽够宽吗?你选的C的DF够小吗?电感我有选过低磁导率宽频带的CORE,电容我有用低DF的聚酯电容.
以前的设计参数不理想,以今天的参数:L1=430uH, C2=4700pF,
谐振频率将在:F0=112kH.
我今天选的也是低磁导率的,而且从电感电流在Ton结束时仍有>0,可以得证它是在以L1,D2, D1,C1回路流过,将部分能量回馈到C1,因为此时电容C2也是在充电过程中(1端电位在上升).
谐振频率将在:F0=112kH.
我今天选的也是低磁导率的,而且从电感电流在Ton结束时仍有>0,可以得证它是在以L1,D2, D1,C1回路流过,将部分能量回馈到C1,因为此时电容C2也是在充电过程中(1端电位在上升).
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