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3525做的闭环BOOST,有电路图,效率不高,求救。

学习设计一个BOOST电路,要求是输入电压15-20V,输出电压是40V,输出电流2A!

看了一些资料,学习了电感的设计方法,决定使用50K的频率,3525输出单路方波25K,由于单路占空比达不到要求,所以两路并联使用,折算到电感的频率又回到了50K。

根据设计,应选择91UH的电感,电感峰值电流达6A(15V输入的时候)。

先上原理图吧,原理图分为两部分,一个是3525控制板,一个是功率板,采用闭环控制,PCB也上吧。

 

3525图腾柱输出

 

功率板PCB,3525双路输出分别驱动两个3205,MOS管。

 

这是功率板PCB!

不知道设计上是否有问题,现在的问题很奇怪~有耐心的朋友听我一一道来。

设计的时候应该是需要91UH的电感(这个值多方对比过,应该是可靠的),然后选择磁芯开始绕电感,由于没有任何经验,就从手上翻出一些磁芯,从小到大挨个试了遍~绕制的时候都是用电感表测过,电感值均略大于91UH。

一号实验电感:

 

 

上面两个磁芯磁导率都比较大,只绕3匝就有100多UH得电感了,不知道什么材料的,实验失败,表现是输出电流无法提高,以增加输出电流,电源就保护啦,应该是电感饱和啦,而且在轻载能工作时,效率也很低,MOS发热严重。

二号实验电感:

考虑到之前电感饱和啦,使用一个更大的电感实验吧,找出这么一个磁环,绕了7匝,有130多UH电感,上电实验,效果跟一号磁环一样。输出电流无法提高,以增加输出电流,电源就保护啦,应该是电感饱和啦,而且在轻载能工作时,效率也很低,MOS发热严重。

 

 


三号实验电感,大的不行换小的,这个电感绕了7匝,也是100多UH得电感,上电效果跟之前的一样~~

 

 

考虑到电感工作之后,实际电感量可能减少,我又把之前的那些电感全拆了,多绕了一些,每个绕到300多UH,上电实验,故障依旧。

急啦,随便拿了一个以前绕的四号电感,上绕了很多杂,电感值3mH多,电试验~靠,电路工作啦,能输出2A电流,档案没有饱和!!

 

 

很无解啦,为甚四号电感这么多线,理论更容易饱和,为什么居然能让电路工作呢?


既然电路开始工作啦,测测效率吧,使用四号电感,效率不高,只有70%左右,而且MOS管发热很严重,满载工作1分钟,散热片就烫的无法下手啦。分析了下,感觉这个四号电感还是饱和啦,就是饱和程度不高,所以决定用一个EI33磁芯绕一个电感~说干就干,用EI33绕了一个100UH的电感,没有气隙,上电实验!

电感那一个响呀!!还是饱和啦呀~我无奈了,把EI磁芯的I磁条拿掉,上电!!!

电路居然神奇的工作啦,电感没有声音,没有饱和,效率达到88%!!

把电感卸下来,一测,只有18UH电感,一个磁路封闭的电感,应该很难饱和,但是18UH的电感距离我的计算,十万八千里,为什么依旧能正常工作呢,测试了下输出纹波,跟使用3mH的四号电感差不多,真是无解啦!!

为了验证我的计算值,我用EI骨架绕了28匝的铜线,插上E型磁芯,没插I磁芯,用表一测,刚好90UH,很高兴,开式磁路,应该不会饱和吧,又非常接近我的计算值,应该不会有问题吧,兴致冲冲的上电实验,结果很悲剧。

电感嗡嗡作响,效率很低,无法满载工作,电感烫的不行~~~

我的天啊,折腾了两天,没办法啦,来电源网求助,各位高手看看我的问题出在哪里吧。

现在整个板子这样子的:

 

用的EI33的骨架,双线绕了14匝,用0.86的线,线径应该足够啦。注意观察底部,没有I磁条,电感值14UH,电路工作正常,效率88%,满载(80W输出),工作10分钟,MOS温热,但是电感很烫。

 


啰嗦了这么多,总结一下我的问题吧:

1、为何我计算的91uh的电感,使用14UH的能正常工作,按理说电感小,电流脉动率增加,峰值电流也增加的,输出纹波应该恶化,但是实际情况是没有,这是为什么?

2、为何用开式磁路的方式绕制了跟计算值很接近的电感(90uH),电感仍会饱和,且效率很低?

3、现在电感很烫,应该是电感值小,导致电感电流脉动率增加,电感峰值电流增加造成的,而且效率也不高,若想解决这个问题,进一步提高效率,应该怎么做?

4、我想绕一个91UH的电感,工作在我的电路中,不饱和,效率高,应该用什么样的材料呢?

这个帖子写了挺长时间,折腾了两天,实在不知道该如何是好了,希望能得到热心朋友的解答。我看了不少书,电感值的计算很明白,但是如何得到一个我需要的电感啊~~

全部回复(21)
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2011-08-09 13:20

个人理解,你的电感计算有误,3mH应该才是你所需要的

至于你说的18uH可以工作,个人怀疑根本没工作,电感量太小,相当于一根导线,多少伏输入,就多少伏输出,效率当然高。

要判断有没工作,看开关管DS间的波形

电感会响更多的与你外电路有关,你看一下开关管波形,抖动应该很厉害(也就是工作频率不稳定),还有就是带骨架的电感浸油后一般都不会响。

饱和与否不能用声音判断,你要看流过开关管的电流波形。

发热问题,只有持续的电流流过才会发热,脉动率增加只能说明你的样机没有正常工作。这说明流过电感的电流可能真的太大了。

 

 

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2011-08-09 13:28
@edie87@163.com
个人理解,你的电感计算有误,3mH应该才是你所需要的至于你说的18uH可以工作,个人怀疑根本没工作,电感量太小,相当于一根导线,多少伏输入,就多少伏输出,效率当然高。要判断有没工作,看开关管DS间的波形电感会响更多的与你外电路有关,你看一下开关管波形,抖动应该很厉害(也就是工作频率不稳定),还有就是带骨架的电感浸油后一般都不会响。饱和与否不能用声音判断,你要看流过开关管的电流波形。发热问题,只有持续的电流流过才会发热,脉动率增加只能说明你的样机没有正常工作。这说明流过电感的电流可能真的太大了。  
另外,你的开关管没必要用到4个管子,你看看人家规格书上的接法,只用两个mos管
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xzszrs
LV.11
4
2011-08-09 13:44

铁氧体的电感需要有气隙才不会饱和的。要是铁硅铝之类的磁粉芯就自带气隙了。

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ATFATFATF
LV.3
5
2011-08-09 14:03
@edie87@163.com
个人理解,你的电感计算有误,3mH应该才是你所需要的至于你说的18uH可以工作,个人怀疑根本没工作,电感量太小,相当于一根导线,多少伏输入,就多少伏输出,效率当然高。要判断有没工作,看开关管DS间的波形电感会响更多的与你外电路有关,你看一下开关管波形,抖动应该很厉害(也就是工作频率不稳定),还有就是带骨架的电感浸油后一般都不会响。饱和与否不能用声音判断,你要看流过开关管的电流波形。发热问题,只有持续的电流流过才会发热,脉动率增加只能说明你的样机没有正常工作。这说明流过电感的电流可能真的太大了。  

谢谢你的回复,但是有些问题我还是想说明下的。

确定的是,电路肯定工作啦,因为是升压,15可以升到40,并且输出80W的功率,电感没起作用是不太可能的吧。

DS的波形还算好,又很小的尖峰,上升下降沿都很陡峭,问题应该不大,频率稳定,但是相位不稳定,就是示波器不能稳定出发,波形左右来回动,从我的3525出来就这样,我也不知道怎么回事,没接负载,没接功率板,出来50%的方波,也来回动,不稳定~~

由于没有电流探头,没法看电感波形,正在想办法看电流波形呢。

跟你说一个更奇怪的问题,我没有加磁芯,只用绕线,电路也可以工作,升压稳定,能输出功率,就是效率低,电感极烫无比。

我现在觉得电感量不够是肯定的,因为18UH确实太小了,但是不知道用什么材料可以弄出91UH的电感,铁氧体EE33,不加I磁条(可以理解气隙很大),绕到91UH,上电还是会饱和~~难道我要换更大的磁芯?

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ATFATFATF
LV.3
6
2011-08-09 14:04
@edie87@163.com
另外,你的开关管没必要用到4个管子,你看看人家规格书上的接法,只用两个mos管
呵呵,我是只用了两个而已,上面那个是图腾柱罢了,呵呵~~谢谢指教
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ATFATFATF
LV.3
7
2011-08-09 14:04
@xzszrs
铁氧体的电感需要有气隙才不会饱和的。要是铁硅铝之类的磁粉芯就自带气隙了。
谢谢钟工回复,我现在觉得电感量不够是肯定的,因为18UH确实太小了,但是不知道用什么材料可以弄出91UH的电感,铁氧体EE33,不加I磁条(可以理解气隙很大),绕到91UH,上电还是会饱和~~难道我要换更大的磁芯吗?
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2011-08-09 14:16
@ATFATFATF
谢谢你的回复,但是有些问题我还是想说明下的。确定的是,电路肯定工作啦,因为是升压,15可以升到40,并且输出80W的功率,电感没起作用是不太可能的吧。DS的波形还算好,又很小的尖峰,上升下降沿都很陡峭,问题应该不大,频率稳定,但是相位不稳定,就是示波器不能稳定出发,波形左右来回动,从我的3525出来就这样,我也不知道怎么回事,没接负载,没接功率板,出来50%的方波,也来回动,不稳定~~由于没有电流探头,没法看电感波形,正在想办法看电流波形呢。跟你说一个更奇怪的问题,我没有加磁芯,只用绕线,电路也可以工作,升压稳定,能输出功率,就是效率低,电感极烫无比。我现在觉得电感量不够是肯定的,因为18UH确实太小了,但是不知道用什么材料可以弄出91UH的电感,铁氧体EE33,不加I磁条(可以理解气隙很大),绕到91UH,上电还是会饱和~~难道我要换更大的磁芯?

没接负载波形是会抖动,你把示波器从uS级调到mS级应该可以看到波形的全貌。

相位不稳定,没有这种说法。只会说频率不稳定,这个多少都会抖动,没什么。

假如你的开关管下面,也就是S极与地之间有个检测电阻,可以看看这个电阻的电压波形,就可以了解有没有饱和。

若怀疑磁芯太小,你可以试一下更大的磁芯骨架。

 

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ATFATFATF
LV.3
9
2011-08-09 14:20
@edie87@163.com
没接负载波形是会抖动,你把示波器从uS级调到mS级应该可以看到波形的全貌。相位不稳定,没有这种说法。只会说频率不稳定,这个多少都会抖动,没什么。假如你的开关管下面,也就是S极与地之间有个检测电阻,可以看看这个电阻的电压波形,就可以了解有没有饱和。若怀疑磁芯太小,你可以试一下更大的磁芯骨架。 
我之前做了一个反激,用3842做的,频率很稳定,示波器可以稳定触发,观察到波形稳定的方波,但是这个就始终不稳定,来回晃动,但是按暂停键观察,波形是很好的,很费解~
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2011-08-09 14:30
@ATFATFATF
我之前做了一个反激,用3842做的,频率很稳定,示波器可以稳定触发,观察到波形稳定的方波,但是这个就始终不稳定,来回晃动,但是按暂停键观察,波形是很好的,很费解~
还是跟电感有关,你再调整一下电感的感量吧,不一定说就要91uH,改大改小都试试,
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xzszrs
LV.11
11
2011-08-09 17:44
@ATFATFATF
谢谢钟工回复,我现在觉得电感量不够是肯定的,因为18UH确实太小了,但是不知道用什么材料可以弄出91UH的电感,铁氧体EE33,不加I磁条(可以理解气隙很大),绕到91UH,上电还是会饱和~~难道我要换更大的磁芯吗?

你可以用27mm铁硅铝环,磁导率125的。约25T,可以保证10A以上不饱和。

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ATFATFATF
LV.3
12
2011-08-09 22:01
@xzszrs
你可以用27mm铁硅铝环,磁导率125的。约25T,可以保证10A以上不饱和。

好的,谢谢钟工,我回头试试!请问27MM是指直径还是什么呢?

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ATFATFATF
LV.3
13
2011-08-11 02:43
@xzszrs
你可以用27mm铁硅铝环,磁导率125的。约25T,可以保证10A以上不饱和。
今天去买了铁硅铝磁芯,真的很给力,不饱和啦,满载起动也没有问题,效率上去啦,非常好,但是又发现新问题啦,误差放大器的反馈电阻要是太大的话,会在漏极形成震荡,直接影响效率啦,要是太小的话貌似影响误差放大器的工作,满载卸载的话电源就保护啦~
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ATFATFATF
LV.3
14
2011-08-11 02:43
@edie87@163.com
没接负载波形是会抖动,你把示波器从uS级调到mS级应该可以看到波形的全貌。相位不稳定,没有这种说法。只会说频率不稳定,这个多少都会抖动,没什么。假如你的开关管下面,也就是S极与地之间有个检测电阻,可以看看这个电阻的电压波形,就可以了解有没有饱和。若怀疑磁芯太小,你可以试一下更大的磁芯骨架。 
今天去买了铁硅铝磁芯,真的很给力,不饱和啦,满载起动也没有问题,效率上去啦,非常好,但是又发现新问题啦,误差放大器的反馈电阻要是太大的话,会在漏极形成震荡,直接影响效率啦,要是太小的话貌似影响误差放大器的工作,满载卸载的话电源就保护啦~
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2011-08-11 13:28
@xzszrs
你可以用27mm铁硅铝环,磁导率125的。约25T,可以保证10A以上不饱和。
顶起~~~
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lvyuanpu
LV.5
16
2011-08-11 16:14
@ATFATFATF
今天去买了铁硅铝磁芯,真的很给力,不饱和啦,满载起动也没有问题,效率上去啦,非常好,但是又发现新问题啦,误差放大器的反馈电阻要是太大的话,会在漏极形成震荡,直接影响效率啦,要是太小的话貌似影响误差放大器的工作,满载卸载的话电源就保护啦~

请问你加了铁铝磁芯后,电感量是90uH么?如果是的话,你现在的占空比大概是多少啊?

还有你18uH的时候,FET的占空比又是多少啊,望相告。

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huayuguo
LV.3
17
2011-08-16 15:23
@无敌司马亮
顶起~~~
等试验结果,这个电感 及其 磁芯材料 很无解啊。谁给上上课啊
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xzszrs
LV.11
18
2011-08-16 16:16
@ATFATFATF
今天去买了铁硅铝磁芯,真的很给力,不饱和啦,满载起动也没有问题,效率上去啦,非常好,但是又发现新问题啦,误差放大器的反馈电阻要是太大的话,会在漏极形成震荡,直接影响效率啦,要是太小的话貌似影响误差放大器的工作,满载卸载的话电源就保护啦~
涉及到由误差放大器构成的控制到输出特性,也就是我们常说的伯德图,需要比较正确的设计误差放大器的零点和极点。
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2011-08-16 20:18
@ATFATFATF
今天去买了铁硅铝磁芯,真的很给力,不饱和啦,满载起动也没有问题,效率上去啦,非常好,但是又发现新问题啦,误差放大器的反馈电阻要是太大的话,会在漏极形成震荡,直接影响效率啦,要是太小的话貌似影响误差放大器的工作,满载卸载的话电源就保护啦~
铁硅铝磁环感量随电流增大而变小,你计算的感量应是额定载2A时的,所以实际无电流时感量应大些,才能保证额定时为设计感量,使工作在CCM模式。
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2011-08-16 20:18
@ATFATFATF
今天去买了铁硅铝磁芯,真的很给力,不饱和啦,满载起动也没有问题,效率上去啦,非常好,但是又发现新问题啦,误差放大器的反馈电阻要是太大的话,会在漏极形成震荡,直接影响效率啦,要是太小的话貌似影响误差放大器的工作,满载卸载的话电源就保护啦~
你说的误差放大器的反馈电阻是指哪里?
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2011-08-16 20:20
@刘玄德yxd
你说的误差放大器的反馈电阻是指哪里?
是PI那块还是?
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lcj586
LV.3
22
2012-06-26 19:56
图有问题,应该用两个电感,然后通过二极管合并。
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