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如果把开关电源的频率无限提升,会发生这样的情况.....

2018-05-15 13:26 来源:互联网 编辑:Angelina

引言

估计很多新手工程师在设计开关电源计算变压器时发现,把电源的开关频率提高后变压器磁芯更加不容易饱和,或者说可以用更小的磁性做出同样功率的电源,甚至在想把开关频率无限制提高来无限制缩小变压器的体积。

但实际上一般开关电源的频率都不会特别高,也不可能使频率无限提高,其中到底有哪些原因?请看下文!

器件限制、损耗、EMI、PCB布局难度提升等问题都是制约开关频率无限提升的因素,下面稍微展开来讲一下!

1、器件的限制

对于一个开关管来说,在实际应用中,不是给个驱动就开,驱动撤掉就关了。它有开通延迟时间(tdon),上升时间(tr),关断延迟时间(tdoff),下降时间tf,对应的波形如下:

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通俗的讲,开关管开通关断不是瞬间完成的,需要一定的时间,开关管本身的开关时间就限制了开关频率的提升。

曾经笔者在delta用在3kW的逆变器上的一款600V的coolmos为例。看看这些具体的开关时间是多少

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那么对于这个mos管来说,它的极限开关频率(在这种极限情况下,mos管刚开通就关断)fs=1/(16+12+83+5)ns=8.6MHz,当然,在实际应用中,由于要调节占空比,不可能让开关管一开通就关断,所以实际的极限频率是远低于8.6MHz的,所以器件本身的开关速度是限制开关频率的一个因素。

2、开关损耗

当然,随着器件的进步,开关管开关的速度越来越快,尤其是在低压小功率场合,如果仅考虑器件本身的开关速度,开关频率可以run得非常高,但实际并没有,限制就在开关损耗上面。

下面给出开关管实际开通的时候对应的波形图

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