电源技能成长记
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实用技术6 “Boost变换器MOS管Vds振荡问题思考”

理论与实践哪个更重要?有人觉得是理论,有人觉得是实践,我觉得两者相辅相成,缺一不可。按理说本科已经学了很多知识,但是真到应用时,却总是一头雾水。实践可以验证理论,理论又可以指导实践,只有不断探索才能提升自我。

实用技术5

在“实用技术5”中验证驱动电路可行性时,偶然间发现了MOS管Vds电压振荡问题,这是由于什么原因引起的呢?欢迎各位朋友积极发表自己的见解。

谈及Boost变换器,相信电相关专业的人都有所了解。但对于我来说,以前还真不了解,其实现在也不是特别理解,主要是因为自己从来没有实践过,都是自己摸索着学习。

最近我在学习功率器件驱动相关的内容,想验证驱动电路的可靠性,于是就搭了一个Boost变换器。在调试过程中也遇到了一些问题,大多都是驱动电路方面问题,其中,Boost电路也遇到一个问题,那就是标题所提到的MOS管Vds电压振荡问题。


目录

0 Boost变换器

1 实战纪实

2 相关参考

3 专题推荐


0 Boost变换器

Boost升压电路是六种基本斩波电路之一,是一种开关直流升压电路,它可以使输出电压比输入电压高。主要应用于直流电动机传动、单相功率因数校正(PFC)电路及其他交直流电源中。根据流过电感的最小电流是否为零(即电感电流在S关断期间是否出现断续)也可将Boost交换器划分为两种模式:连续导电模式(CCM)和不连续导电模式(DCM)。对于给定的开关频率、负载电阻及输入和输出电压,Boost变换器存在一临界电感Lc,当L>Lc时,变换器处于CCM:而当L基本工作原理是在输入电压变化、内部参数变化和外接负载变化的情况下,控制电路通过被控制信号与基准信号的差值进行闭环反馈,调节主电路开关管的导通(或截止)时间,使得开关变换器的输出电压或电流相对稳定。

图1 Boost变换器原理图


1 实战纪实

功率器件驱动电路调试完毕,接下来就是功率电路,Boost主电路结构简单,首先测试了500kHz驱动电路的工作情况,结果显示波形完好,能可靠驱动MOS管,当我把频率降到200kHz时,观测MOS管各极波形,发现出问题了,波形畸变,但依然可靠驱动MOS管,但Vds波形出现了振荡,由于Cgd的影响,驱动波形也出现了严重畸变。

图2 200kHz Vgs Vds测试波形

图3 等效电路

个人认为在开关管S1关断器件,低频工作时MOS Vds电压产生振荡的原因是LC电路造成,也就是图3中的π型电路的固有振荡频率。测试400kHz时,电路依然会振荡,不过这时却发现类似软开关ZVS的波形,如图4所示。最后,通过修改电感参数,振荡现象消除。

图4 400kHz测试波形

虽然图4中不是真正意义上的软开关,但可以发现软开关的优点,损耗降低,Vgs没有了密勒效应,开关速度加快,波形十分完美,硬开关状态,Vgs上升沿不仅有密勒效应,而且上升沿波形有震荡。所以现在变换器基本都使用软开关技术,以提高性能。

Boost变换器温顾


2 相关参考

[1] 开关电源理论及设计

[2] 开关电源设计


3 专题推荐

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  • 万淂孚 2023-06-27 17:44
    谢谢大佬分享
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  • 星球居民-buuWGjmg 2021-08-24 19:55
    串扰问题在高频应用中非常重要,这块儿也是难点,感谢分享,很实用。
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  • 麦浪7 2021-08-24 17:38
    支持付大佬!
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