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双管正激电源研发之————驱动变压器电路调试

大家好,最近在搞一个数字式充电器,主要方案采用双管正激构造,输入直流电压范围25V~110V,输出为30V,为24V电池来进行充电,最大充电功率为500W,采用EE42/21立式骨架来做功率变压器,开关频率为100KHz。

       写下这个帖子,一方面是为了调试记录所需,更主要是在调试的时候可以和大家一起来进行学习与分享。欢迎大家的踊跃讨论,让我们大家一起进步学习!

 

 

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honkinlg
LV.3
2
2012-10-11 20:47

驱动变压器原理图 双管正激驱动变压器采用自己手绕,骨架为立式EE19,匝数比为1:1:1,初级电感为2.0mH,驱动变压器从内层到外层为次级1-初级-次级2绕线结构,绕线层数为1层,匝数均为43圈。驱动电源VCC为+12V,驱动信号电平DRV为12V电平,

驱动电路原理图如下,实际电路C302电容为1uF,后面两个mosfet输出各并联47k电阻,电路图见附件; 

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老梁头
LV.10
3
2012-10-11 20:51
@honkinlg
[图片]驱动变压器原理图 双管正激驱动变压器采用自己手绕,骨架为立式EE19,匝数比为1:1:1,初级电感为2.0mH,驱动变压器从内层到外层为次级1-初级-次级2绕线结构,绕线层数为1层,匝数均为43圈。驱动电源VCC为+12V,驱动信号电平DRV为12V电平,驱动电路原理图如下,实际电路C302电容为1uF,后面两个mosfet输出各并联47k电阻,电路图见附件;[图片] 
占个沙发学习
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honkinlg
LV.3
4
2012-10-11 20:52
@老梁头
占个沙发学习[图片]
这个快就有朋友围观啊,赶上直播啦,请大家多提提意见,帮帮忙哈!
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老梁头
LV.10
5
2012-10-11 20:55
@honkinlg
这个快就有朋友围观啊,赶上直播啦,请大家多提提意见,帮帮忙哈!
楼主继续!
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honkinlg
LV.3
6
2012-10-11 21:08
@honkinlg
[图片]驱动变压器原理图 双管正激驱动变压器采用自己手绕,骨架为立式EE19,匝数比为1:1:1,初级电感为2.0mH,驱动变压器从内层到外层为次级1-初级-次级2绕线结构,绕线层数为1层,匝数均为43圈。驱动电源VCC为+12V,驱动信号电平DRV为12V电平,驱动电路原理图如下,实际电路C302电容为1uF,后面两个mosfet输出各并联47k电阻,电路图见附件;[图片] 

drv信号电平为+12V,采用信号源输出信号脉冲,占空比为20%,示波器信号幅度为5V/DIV

 

经过图腾推挽后,电容C302前信号波形为:


 

驱动变压器初级波形为:


 

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honkinlg
LV.3
7
2012-10-11 21:12
@honkinlg
drv信号电平为+12V,采用信号源输出信号脉冲,占空比为20%,示波器信号幅度为5V/DIV[图片] 经过图腾推挽后,电容C302前信号波形为:[图片] 驱动变压器初级波形为:[图片] 

主变压器原理图如下:

 

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honkinlg
LV.3
8
2012-10-11 21:16
@honkinlg
主变压器原理图如下:[图片] 

测量主变压器上下M1,M2两管GS波形如下:

高管M1栅极和源极波形:

 

低管M2栅极和源极波形,信号幅度变小,峰峰值为10V左右。


当占空比调为43%时候,信号幅度明显下降:

 

 

 

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honkinlg
LV.3
9
2012-10-11 21:18
@honkinlg
测量主变压器上下M1,M2两管GS波形如下:高管M1栅极和源极波形:[图片] 低管M2栅极和源极波形,信号幅度变小,峰峰值为10V左右。[图片]当占空比调为43%时候,信号幅度明显下降: [图片]  

而最可气的是,给功率变压器主要回路加电源时,发现高管驱动信号时有时无,而低管信号彻底消失。。。。查推挽电路电源在开关状态时候,12V信号电流耗6mA>>>>

神马问题,功率没有出来?

给主回路加电,高管信号震荡,一段一段,低管信号彻底消失???

是否自己变压器绕制不规范,朋友们碰到如此情况,请帮忙支招!

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老梁头
LV.10
10
2012-10-11 21:21
@honkinlg
测量主变压器上下M1,M2两管GS波形如下:高管M1栅极和源极波形:[图片] 低管M2栅极和源极波形,信号幅度变小,峰峰值为10V左右。[图片]当占空比调为43%时候,信号幅度明显下降: [图片]  
你的43%占空比的时候幅度多高?还不到10V吗?现在解决了吗?
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honkinlg
LV.3
11
2012-10-11 21:25
@老梁头
你的43%占空比的时候幅度多高?还不到10V吗?现在解决了吗?
梁兄,目前正在查问题,是不是变压器功率不够的,不过我们是采用EE19的磁芯啊,努力中的...
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老梁头
LV.10
12
2012-10-11 21:27
@honkinlg
梁兄,目前正在查问题,是不是变压器功率不够的,不过我们是采用EE19的磁芯啊,努力中的...
你VCC电压多高,是怎么出来的?
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honkinlg
LV.3
13
2012-10-11 21:32
@老梁头
你VCC电压多高,是怎么出来的?
VCC电源还是比较稳定的,是由暂时用的7812出来,刚查过电源波形还是12V,比较稳定,驱动电路在工作的时候,仅仅多耗电6mA的,我怀疑功率没有出来的。
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老梁头
LV.10
14
2012-10-11 21:36
@honkinlg
VCC电源还是比较稳定的,是由暂时用的7812出来,刚查过电源波形还是12V,比较稳定,驱动电路在工作的时候,仅仅多耗电6mA的,我怀疑功率没有出来的。
你带功率的时候应该瞬间功率不止6mA,睡觉了明天接着学习!
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fly
15
2012-10-11 21:51
@honkinlg
而最可气的是,给功率变压器主要回路加电源时,发现高管驱动信号时有时无,而低管信号彻底消失。。。。查推挽电路电源在开关状态时候,12V信号电流耗6mA>>>>神马问题,功率没有出来?给主回路加电,高管信号震荡,一段一段,低管信号彻底消失???是否自己变压器绕制不规范,朋友们碰到如此情况,请帮忙支招!
看下图腾之前是否有驱动信号
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bg4tfw
LV.4
16
2012-10-11 22:22
@honkinlg
[图片]驱动变压器原理图 双管正激驱动变压器采用自己手绕,骨架为立式EE19,匝数比为1:1:1,初级电感为2.0mH,驱动变压器从内层到外层为次级1-初级-次级2绕线结构,绕线层数为1层,匝数均为43圈。驱动电源VCC为+12V,驱动信号电平DRV为12V电平,驱动电路原理图如下,实际电路C302电容为1uF,后面两个mosfet输出各并联47k电阻,电路图见附件;[图片] 

我觉得这个驱动电路设计的有问题 ,你使用了类似半桥的驱动电路来驱动单端变换器。因为输出信号可能从小的占空比到50%,驱动电路后的隔直电容去掉了直流分量,波形大于零的面积和小于零的面积是相等的,这样对不同占空比的信号大于零的幅度是不一样的,比如50%信号,就变成正负6V的矩形波了。隔直电容上并联的二极管稳定后是没有导通机会的 ,因为电容上的直流电压是 左边为正。解决这个问题的方法是,驱动级也按照单端正激方法来做。另外你说上管的驱动和下管不一样,这个只能说是驱动变压器的这两个次级不等价,比如耦合的不一样。如果你把两个次级绕组用双线并绕的方式,应该不会有信号不一致的情况,如果还有检查是否有器件和连接问题。希望对你有帮助!

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honkinlg
LV.3
17
2012-10-11 23:07
@fly
看下图腾之前是否有驱动信号
有信号的
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2012-10-11 23:42

请注意仔细检查你的驱动变压器,请注意这是个双管正激驱动器,初次级都是同相位的

相位,绕向,线径,每个绕组的感量,直流电阻值,绝缘等等

然后就是低压(主电路高压不要加)测试变压器原副边的波形,看相位跟幅度,解决这个问题之后才想着上高压吧

今晚有点困了,明天再上来看看你的实验结果吧

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ta7698
LV.9
19
2012-10-12 07:10

你的电源输入电压25V~110V,电流取样电阻R12主R13两个1R5并联?太大了!功率出不来的。100KHz驱动变压器用19的足够了。

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honkinlg
LV.3
20
2012-10-12 08:56
@ta7698
你的电源输入电压25V~110V,电流取样电阻R12主R13两个1R5并联?太大了!功率出不来的。100KHz驱动变压器用19的足够了。
这个地方电阻标示错误,取样比较小的,两个4m欧的电阻并联电流取样!
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2012-10-12 09:10
双管正激还没做过。。。过来关注一下。。。。。
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2012-10-12 09:15
@honkinlg
这个地方电阻标示错误,取样比较小的,两个4m欧的电阻并联电流取样!
看来驱动有点问题,驱动变压器除感量要足够外,耦合很重要。D3、D8实际电路有加吗?
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jianyedin
LV.9
23
2012-10-12 10:16
驱动变压器用EE19可以了,匝数比改1:1.3:1.3,副边加稳压管,如下图 为1:1.3:1.3
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honkinlg
LV.3
24
2012-10-12 10:31
@ymyangyong
看来驱动有点问题,驱动变压器除感量要足够外,耦合很重要。D3、D8实际电路有加吗?

ymyangyong兄弟,初级电感量为2mH,耦合么我是用了0.17的漆包线在EE19骨架上绕了43圈,全部都绕了一层,具体绕法是:先次级1最内层,然后初级层,最后为次级2;

前天买了一个绕线机,可惜苦于没有夹具呀,今天再自己并绕一个试试看。

主电源回路的那个钳位二极管加了,具备正向反向双向钳位,由两个1N4744二极管反串接然后并在mosfet的GS两端。

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honkinlg
LV.3
25
2012-10-12 10:33
@bg4tfw
我觉得这个驱动电路设计的有问题,你使用了类似半桥的驱动电路来驱动单端变换器。因为输出信号可能从小的占空比到50%,驱动电路后的隔直电容去掉了直流分量,波形大于零的面积和小于零的面积是相等的,这样对不同占空比的信号大于零的幅度是不一样的,比如50%信号,就变成正负6V的矩形波了。隔直电容上并联的二极管稳定后是没有导通机会的,因为电容上的直流电压是左边为正。解决这个问题的方法是,驱动级也按照单端正激方法来做。另外你说上管的驱动和下管不一样,这个只能说是驱动变压器的这两个次级不等价,比如耦合的不一样。如果你把两个次级绕组用双线并绕的方式,应该不会有信号不一致的情况,如果还有检查是否有器件和连接问题。希望对你有帮助!

其实这个电路主要是参考ON的一款芯片,他们提供评估板,电路的构造有如上贴发的不同之外,其他全部一样,见电路原理图:(我觉得这个文件对做双管正激电源有很大的参考意义,非常好)ncp1252(双管正激) 


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honkinlg
LV.3
26
2012-10-12 10:34
@honkinlg
其实这个电路主要是参考ON的一款芯片,他们提供评估板,电路的构造有如上贴发的不同之外,其他全部一样,见电路原理图:(我觉得这个文件对做双管正激电源有很大的参考意义,非常好)[图片]ncp1252(双管正激) 
主要电路在48页可以看到。
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honkinlg
LV.3
27
2012-10-12 10:41
@jianyedin
驱动变压器用EE19可以了,匝数比改1:1.3:1.3,副边加稳压管,如下图[图片] 为1:1.3:1.3

好的jianyedin兄,上午我会马上绕一个变压器出来;


今天早上一回来,发现一个问题,居然将主电路的MOSFET的封装搞反了,原来的G和D极性调了个个,晕死,怪不得主回路加电后始终不导通,而且高端驱动信号过载,时有时无,低端驱动信号干脆全无,找到这个问题后,主要回路加电(电压18V,电流可设置限流0.3A,按照道理说这个调试顺序有问题,但是不会烧管子就OK),测试后发现回路可以控制通断,电流PWM占空比受控,能够进行控制功率。取得一定进展。

    另外早上一来,我给杭州电子市场的一个王工电话,我跟他说功率没有出来,他提醒我说驱动变压器的磁芯之间要磨气隙,磨了加一张纸片就好,照做后,再观察驱动信号波形,比原来好点,但是信号幅度还是不高,另外前沿想在加陡一点。继续改进。



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ta7698
LV.9
28
2012-10-12 11:06
@honkinlg
好的jianyedin兄,上午我会马上绕一个变压器出来;今天早上一回来,发现一个问题,居然将主电路的MOSFET的封装搞反了,原来的G和D极性调了个个,晕死,怪不得主回路加电后始终不导通,而且高端驱动信号过载,时有时无,低端驱动信号干脆全无,找到这个问题后,主要回路加电(电压18V,电流可设置限流0.3A,按照道理说这个调试顺序有问题,但是不会烧管子就OK),测试后发现回路可以控制通断,电流PWM占空比受控,能够进行控制功率。取得一定进展。  另外早上一来,我给杭州电子市场的一个王工电话,我跟他说功率没有出来,他提醒我说驱动变压器的磁芯之间要磨气隙,磨了加一张纸片就好,照做后,再观察驱动信号波形,比原来好点,但是信号幅度还是不高,另外前沿想在加陡一点。继续改进。
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老梁头
LV.10
29
2012-10-12 11:13
@ta7698
[图片]
有进步,继续前进!
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2012-10-12 11:14
@jianyedin
驱动变压器用EE19可以了,匝数比改1:1.3:1.3,副边加稳压管,如下图[图片] 为1:1.3:1.3
驱动变压器绕制工艺可参考http://bbs.dianyuan.com/topic/599246
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honkinlg
LV.3
31
2012-10-12 12:14
@ymyangyong
驱动变压器绕制工艺可参考http://bbs.dianyuan.com/topic/599246。

按照jianyedin兄的方法,刚才另外绕制了一个变压器出来,1:1.3:1.3变比,驱动信号电平明显提高,但是上升沿不是很陡,且下降沿有震荡,见图:

由于我主频给改成50K,20%占空比Vgs的波形如下图,信号幅度有明显提高,


 

放大看,上升沿有比较缓。

 

当占空比调到43%时候,信号幅度进一步下降。

 

信号放大来看:

 

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