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反激电源BCM工作模式
阅读: 2145 |  回复: 26 楼层直达

2017/04/15 14:16:29
1
愚人只见
电源币:5 | 积分:3 主题帖:4 | 回复帖:15
LV3
排长


QQ截图20160321155901 宝箱升级喽!开启探秘地宫之旅!

QQ截图20160321155901  【有奖DIY】工程师本色上演 设计征集活动



反激式电源,在BCM模式运行,电流基本恒流输出,作为LED工作电源或者是电池充电器(不加恒流电路)是个不错的选择。

在BCM模式工作反激电源输出电流 Io=0.5*n*Ip*Kt   n为匝比

决定输出电流的Kt为何物?

Kt=tor/T  为放电时间与开关周期的比值,在BCM模式相当于 Kt=Toff/T。

这个比值多大?

根据伏秒数相等原理:  Vin*Ton=Vor*tor  即Vin*D=Vor*Kt。

可推导出:  D=Vor/(Vin+Vor)

同样你可推导出:Kt=Vin/(Vin+Vor)

输出电流的完整公式: Io=0.5*Ip*Np*Vin/(Vin+Vor)

在单电压时直流输入电压:250伏到375伏。如反激电压Vor=100伏

可计算Kt为0.714到 0.789,差值0.075。

差值很小,再做一些电压补偿,完全可达到5%的恒流效果。

稍后公布电路及变压器制作

标签 开关电源
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2017/04/16 08:09:25
2
gaon
电源币:16283 | 积分:1 主题帖:12 | 回复帖:371
LV6
团长
不错,等后续帖子
2017/04/16 10:01:43
3
愚人只见
电源币:5 | 积分:3 主题帖:4 | 回复帖:15
LV3
排长

现在一般开关电源的集成电路都是固定周期的,在固定周期的电路中,输出电压下降时(即反激电压Vor降低),放电时间拉长,但由于固定周期的影响,

电路会跑到CCM模式工作。

CCM模式,输出电流为 Io=0.5*Ip*Kt*(2*Krp-Krp*Krp)    Krp为△I/Ip

系数 2*Krp-Krp*Krp 为输出电流带来了不确定因素,所以很难实现输出电流的恒流。

要想在BCM模式工作,电路必须是变频的,工作周期是由电感充电与放电时间的和所决定。

即 T=Ton+tor

电感充电时间 Ton=L*Ip/Vin ,电感放电时间 tor=L*Ip/Vor

那么周期  T=L*Ip/Vin+L*Ip/Vor=L*Ip*(Vin+Vor)/(Vin*Vor)

频率 f=Vin*Vor/L*Ip*(Vin+Vor)

要实现这种工作模式,想起了一种古老的电路......。

2017/04/16 10:31:25
4
boy59[版主]
电源币:109 | 积分:77 主题帖:40 | 回复帖:193
LV8
师长
技术贴要顶,楼主继续!
2017/04/17 16:11:57
5
愚人只见
电源币:5 | 积分:3 主题帖:4 | 回复帖:15
LV3
排长

2017/04/17 19:55:11
6
愚人只见
电源币:5 | 积分:3 主题帖:4 | 回复帖:15
LV3
排长

电路为24串0.3安的LED灯,而制作。输出功率24瓦。

电路看上去很普通,即类似于RCC电路,由于开关管采用MOS管,MOS管当G极充电后,不会自行关断,要外力作用,

把G极的电荷放掉,才能关闭开关管。采用MOS管后,工作效率大为提高,在输出高电压情况下,效率会达到90%左右。

要使得电路工作于BCM模式,必要条件是,电感放电完成后,马上使开关管导通。Ns的波形类似于CCM模式的波形,

中间没有阻尼振荡。

2017/04/18 17:02:32
7
boy59[版主]
电源币:109 | 积分:77 主题帖:40 | 回复帖:193
LV8
师长
这种控制方式LED灯是否有频闪问题?
2017/04/18 17:48:03
8
愚人只见
电源币:5 | 积分:3 主题帖:4 | 回复帖:15
LV3
排长
没有,如果有,是实际Ip过大引起的,背离了原来的设计点。
2017/04/20 09:01:40
11
boy59[版主]
电源币:109 | 积分:77 主题帖:40 | 回复帖:193
LV8
师长

根据公式

 Io=0.5*n*Ip*Kt

kt=Toff/T=1-D

 D=Vor/(Vin+Vor) 

推出 Io=0.5*n*Ip*Vin/(Vin+Vor),从原理图看Ip是不变的,从公式看当输入电压Vin变化时输出的Io也会跟着变化,所以我认为输出会有工频纹波。因整流桥后用了个π型滤波器降低了输入的工频纹波才导致频闪不明显吧。

2017/04/20 17:35:38
12
愚人只见
电源币:5 | 积分:3 主题帖:4 | 回复帖:15
LV3
排长

如果输出级能看到工频纹波,那么是滤波电容太小了。另外,是电压环路在起作用时,也会产生输出频闪。

(如果你们想听的话,可以讲讲频闪的成因)

所以,电压环路的控制空载电压要设置的高一些,上面的电路,空载电压设到了80伏以上。

2017/04/21 12:26:11
13
boy59[版主]
电源币:109 | 积分:77 主题帖:40 | 回复帖:193
LV8
师长
想听·······
2017/04/21 12:57:35
14
愚人只见
电源币:5 | 积分:3 主题帖:4 | 回复帖:15
LV3
排长

这种原边反馈回路,其动作比较迟钝,即灵敏度不高。

当输出电流没有达到最大值(轻载),电压控制回路工作时,容易把输出的能量变成一拨一拨的,这一拨一拨的频率如在音频范围,

则可听见变压器的啸叫声,像TNY系列的IC,也会出现这样的毛病。

如果你的控制环路非常迟钝,那么这在输出端会产生低频闪烁。

这种现象也给电源的调试一个启示,如断开电压控制环路,接负载后看输出电流,一般是输出电流偏大,减小Ip即可调整到位。

还有输出滤波电容的时间常数与控制端滤波电容的时间常数不配套,也会出现这问题。

2017/04/21 13:28:01
15
boy59[版主]
电源币:109 | 积分:77 主题帖:40 | 回复帖:193
LV8
师长
电压环路是调的R6、C6吗?电压环参与后电路还能一直工作于临界状态吗?
2017/04/21 16:13:16
16
愚人只见
电源币:5 | 积分:3 主题帖:4 | 回复帖:15
LV3
排长
对,R6为C6放电,如果它的放电速度比输出级放电慢,会造成输出能量不足,反之会造成输出能量过剩。
2017/04/18 17:54:39
9
愚人只见
电源币:5 | 积分:3 主题帖:4 | 回复帖:15
LV3
排长

如果匝比为1.25,输入电压300伏,反激电压95伏,Ip=0.65,可计算输出电流。

Io=0.5*1.25*0.65*300/(300+95)=0.3安。

你能计算输出短路时的电流和频率吗?

2017/04/24 21:34:06
17
愚人只见
电源币:5 | 积分:3 主题帖:4 | 回复帖:15
LV3
排长

如果匝比为1.25,输入电压300伏,反激电压95伏,Ip=0.65。

短路时如整流管加线路降压为1伏,那么短路电流为:Io=0.5*1.25*0.65*300/(300+1*1.25)=0.4安

短路频率约为=1/L*Ip ,如L=1.3毫亨 ,短路频率约为1.2千赫

2017/04/27 09:29:19
19
heliu
电源币:2 | 积分:0 主题帖:5 | 回复帖:53
LV4
连长

楼主看看如果变压器这样接与会原来有什么不同吗?省3匝和一个脚。

另外不懂D5的作用,可否告知?

2017/04/27 15:07:30
20
boy59[版主]
电源币:109 | 积分:77 主题帖:40 | 回复帖:193
LV8
师长

那个线圈不能省,是用来形成正反馈加速MOS管导通的这个应该是所有RCC类电路的精髓。

D5和线圈匝数调输出电压大小。

以上是个人观点,如有不对请楼主指正。

2017/04/27 17:10:54
21
愚人只见
电源币:5 | 积分:3 主题帖:4 | 回复帖:15
LV3
排长

现在很多电路就像你画的一样,但由于电容器串联在反馈绕组里面,在反激时对开关管截止不利,对导通有利。

为了使反馈网络的稳定,除R、C外最好不要加其他元件。

稳压管作用:当C6上的电压达到 Vw+Vbe时,稳压管导通,关闭开关管。这个Vc与输出电压有一个匝数的比例关系,

控制Vc电压就意味着控制了输出电压,这就是原边反馈。

2017/04/27 18:03:50
22
heliu
电源币:2 | 积分:0 主题帖:5 | 回复帖:53
LV4
连长

谢谢回复。

我说的稳压管是与启动电阻R1串联的30V那个。

2017/04/28 16:41:24
24
愚人只见
电源币:5 | 积分:3 主题帖:4 | 回复帖:15
LV3
排长
这个电路的目的是,母线电压要大于100伏左右,开关管才能启动。
2017/04/18 20:34:51
10
愚人只见
电源币:5 | 积分:3 主题帖:4 | 回复帖:15
LV3
排长

在开关电源设计中,两个概念不要搞混,即电感与变压器。

变压器从初级到次级,安匝数相等。电感充电与放电伏秒数相等。

反激式电源,在Ton时间,变压器当电感用,在放电时变压器才当变压器用。

对于电感,根据L*I=N*B*Ae 这公式的分析与理解,发现了两个非常重要的公式:

电感的安匝数为  I*N=n*B*Ae/AL

电感储电能力为  L*I*I=n*B*B*Ae*Ae/AL  (平方用2个相乘表示)

式中:n为电感加气隙前和后的比例,即n=原始电感系数/加气隙后的电感系数

当n大于10左右时,电感系数稳定,磁芯不会饱和。

电感储电能力的式子变一下,两边同乘以0.5与频率,就得到  P=0.5*L*I*I*F=0.5n*B*B*F*Ae*Ae/AL

假设 B=0.3,n=10 ,那么n*B*B约等于1。

磁芯变压器它的传输功率力为 P=0.5*F*Ae*Ae/AL。根据此公式你就可以找到合适的变压器。

对于磁环,不能加气隙,n=1,B的平方在0.1左右,电感传输功率会很小。所以,像正激式的输出电感,

要找电感系数小的那种磁环,才能适应。

有了这些理论依据,反激式变压器的设计就可以易如反掌。

2017/04/26 19:51:28
18
愚人只见
电源币:5 | 积分:3 主题帖:4 | 回复帖:15
LV3
排长

看了许多资料,反激式变压器都是分步设计的,这种设计不利于观察到各种参数前后的变化规律。

反激式变压器的设计,首先要找到全局变量与局部变量。反激式是靠电感的放电来满足输出需求的。

所以Kt是一个全局的变量。Kt可决定电感量、运行模式(CCM、BCM、DCM)

开气隙后电感系数下降的比值,为局部变量,通过调整可获得最佳的匝数搭配,获得最高的传输效率。

2017/04/27 21:46:12
23
001study
电源币:22 | 积分:11 主题帖:0 | 回复帖:66
LV4
连长
这种不是SN03那种临界模式吗?
2017/04/29 08:26:28
25
愚人只见
电源币:5 | 积分:3 主题帖:4 | 回复帖:15
LV3
排长
现在电源芯片比较多,看芯片是否工作于BCM模式,第一芯片没有固定开关频率,第二看电感tor结束后是否马上开启开关管。
2017/09/20 16:03:17
26
愚人只见
电源币:5 | 积分:3 主题帖:4 | 回复帖:15
LV3
排长

反激式电源输入输出电流关系,建立电子表格,能看清它们之间的关系。

如此电源在输入240伏到350伏之间工作,输出电流仅变化20毫安,所以对于LED灯来说恒流效果不错的。

图中红字为输入参数,黑字为计算结果。

2017/09/20 16:16:00
27
愚人只见
电源币:5 | 积分:3 主题帖:4 | 回复帖:15
LV3
排长

变压器设计

初级绕55圈,次级绕13圈,反馈4圈。

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