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【我是工程师第二季】大功率双管正激0-50A 0-50V (支持数控)

    非常高兴又一次参加电源网的大活动,一关注很久【我是工程师第二季】

    本帖要带来的是一款自主原创设计的大功率可调实验电源

     如题本做品是采用的双管正激结构,这种结构适合做这种大功率场合,其实我从学习开关电源设计的时候就接触这个拓扑了,做了好几款大功率电源都是采用的这种结构,性能很出色,为什么我对这种结构这么情有独钟呢,那就是结构简单,性能可靠。在本帖中主要以本作品为例,分享一下设计中的过程、经验。 如分析的不得到位请各位理解,指正  

  下面介绍一下本作品的一些参数:

   名称:大功率可调电源 (实验室的好帮手)

   输入电压:220V

   输出电压范围:0-50V

   输出电流范围:0-50A

   功率:1000W   

 

 

  目前这个是第二个版本,性能方面已经达到设计的要求了,只可惜飞了几只器件不够美观,没关系啦,我的第三版PCB已经发往打样了,所以本帖会以第三版着重讲解,分析。

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zwcyqxzcx
LV.6
2
2016-04-24 16:37
顶楼主
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2016-04-24 22:57
@zwcyqxzcx
顶楼主
谢谢
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2016-04-24 23:59

    起初设计这个可调电源的用途就是当做实验电源,方便各种电路板调试,说实话搞逆变器开发的必须要一台大功率的电源, 通常就是直接用几个大电瓶,串联或者并联来满足,但是电流不可调 接上上去总感觉怕怕的 ,正的去买一台大功率可调电源价格往往比较高   所以我决定自己设计一个来满足各种调试的要求,用起来得心应手。

     设计过程:

              确定拓扑之后就是几个比较重要的地方需要设计,考虑的了

             辅助电源经验 :之前做过的两版都是遇到同样的问题,辅助电源工作稳定,工作在非连续状态,此时发出的干扰足以影响你的电流电压环不正常工作,震荡,变压器啸叫 

             上传几张各个版本的电源

这是第一版大功率可调, 问题为没有辅助电源供电,直接利用变压器的辅助绕组,这样没办法输出低电压         第一个失败品   2015年10月分做的

第二个版本  在上一般的基础上增加一个TNY276 的辅助电源,改进了环路,但是这个辅助电源工作的实在让我很伤心,占空比很小,波形不连续, 各种变压器重绕都没办法解决,这样一来辅助电源发出的干扰很大, 使得电源上到300W时环路严重震荡。 最后放弃    2015  11月 30

这是第4个版本   因为在第三个版本稍加改进而来,所以第三版我就不贴出来了,主要由单面板变成了双面,主控变成了贴片,因此节约了很大部分PCB面积,整个电源紧凑了不少,第三个版本也就是第一帖实物的那张照片,第四版还在打样的路上......主要要是上电缓冲改成了继电器延时吸合,和一个短路保护。2016年 3月23

     今天跟大家分享了我做这个电源的经历,电源之路 真是崎岖坎坷 伤透脑筋。其实做了这么多版并不是给别人做的什么项目,主要是一个兴趣,决定做的事就一定给做好。也希望大家支持我, 之后慢慢更新....

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2016-04-25 08:28
支持楼主,会持续关注更新
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2016-04-25 11:43
@逆器电源
  起初设计这个可调电源的用途就是当做实验电源,方便各种电路板调试,说实话搞逆变器开发的必须要一台大功率的电源,通常就是直接用几个大电瓶,串联或者并联来满足,但是电流不可调接上上去总感觉怕怕的,正的去买一台大功率可调电源价格往往比较高 所以我决定自己设计一个来满足各种调试的要求,用起来得心应手。   设计过程:        确定拓扑之后就是几个比较重要的地方需要设计,考虑的了       辅助电源经验:之前做过的两版都是遇到同样的问题,辅助电源工作稳定,工作在非连续状态,此时发出的干扰足以影响你的电流电压环不正常工作,震荡,变压器啸叫        上传几张各个版本的电源[图片]这是第一版大功率可调,问题为没有辅助电源供电,直接利用变压器的辅助绕组,这样没办法输出低电压    第一个失败品 2015年10月分做的[图片]第二个版本 在上一般的基础上增加一个TNY276的辅助电源,改进了环路,但是这个辅助电源工作的实在让我很伤心,占空比很小,波形不连续,各种变压器重绕都没办法解决,这样一来辅助电源发出的干扰很大,使得电源上到300W时环路严重震荡。最后放弃  2015 11月30[图片]这是第4个版本 因为在第三个版本稍加改进而来,所以第三版我就不贴出来了,主要由单面板变成了双面,主控变成了贴片,因此节约了很大部分PCB面积,整个电源紧凑了不少,第三个版本也就是第一帖实物的那张照片,第四版还在打样的路上......主要要是上电缓冲改成了继电器延时吸合,和一个短路保护。2016年3月23   今天跟大家分享了我做这个电源的经历,电源之路真是崎岖坎坷伤透脑筋。其实做了这么多版并不是给别人做的什么项目,主要是一个兴趣,决定做的事就一定给做好。也希望大家支持我,之后慢慢更新....
感谢 楼主 分享
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2016-04-25 12:09
支持雨平哥,简直膜拜,教我玩哈呀。
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guang卢
LV.7
8
2016-04-25 20:47
支持!!来听课!
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2016-04-26 08:28
@td大炮台
支持雨平哥,简直膜拜,教我玩哈呀。
感谢建兄,我这东西都做这么多版还没完善,就别膜拜了 你都是FPC+LLC一次成型
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2016-04-26 08:29
@sojo工程师
支持楼主,会持续关注更新
感谢支持~
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2016-04-26 08:39
@逆器电源
  起初设计这个可调电源的用途就是当做实验电源,方便各种电路板调试,说实话搞逆变器开发的必须要一台大功率的电源,通常就是直接用几个大电瓶,串联或者并联来满足,但是电流不可调接上上去总感觉怕怕的,正的去买一台大功率可调电源价格往往比较高 所以我决定自己设计一个来满足各种调试的要求,用起来得心应手。   设计过程:        确定拓扑之后就是几个比较重要的地方需要设计,考虑的了       辅助电源经验:之前做过的两版都是遇到同样的问题,辅助电源工作稳定,工作在非连续状态,此时发出的干扰足以影响你的电流电压环不正常工作,震荡,变压器啸叫        上传几张各个版本的电源[图片]这是第一版大功率可调,问题为没有辅助电源供电,直接利用变压器的辅助绕组,这样没办法输出低电压    第一个失败品 2015年10月分做的[图片]第二个版本 在上一般的基础上增加一个TNY276的辅助电源,改进了环路,但是这个辅助电源工作的实在让我很伤心,占空比很小,波形不连续,各种变压器重绕都没办法解决,这样一来辅助电源发出的干扰很大,使得电源上到300W时环路严重震荡。最后放弃  2015 11月30[图片]这是第4个版本 因为在第三个版本稍加改进而来,所以第三版我就不贴出来了,主要由单面板变成了双面,主控变成了贴片,因此节约了很大部分PCB面积,整个电源紧凑了不少,第三个版本也就是第一帖实物的那张照片,第四版还在打样的路上......主要要是上电缓冲改成了继电器延时吸合,和一个短路保护。2016年3月23   今天跟大家分享了我做这个电源的经历,电源之路真是崎岖坎坷伤透脑筋。其实做了这么多版并不是给别人做的什么项目,主要是一个兴趣,决定做的事就一定给做好。也希望大家支持我,之后慢慢更新....
上一个我的主结构图,由于是宽的范围调节,所以也学习线性电源切换变压器的绕组来实现宽范围

这个继电器根据输出的电压来确定状态,高于25V吸合,低于20V释放  

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fatning
LV.1
12
2016-04-26 08:52
感谢楼主分享!长期关注!
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2016-04-26 13:09
ll
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2016-04-26 16:04
@逆器电源
ll
直接放图了哇给力
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2016-04-26 20:35
@逆器电源
ll
求楼主 讲解原理图每一部分原理与精华
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314340889
LV.2
16
2016-04-27 09:55

感谢楼主分享,继续关注中,

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2016-04-27 14:17
@逆器电源
ll

UC3845用在这里要共高压地,而且时电流模式,所以使用UC3845对布线的要求是很高的。特别注意的是共地问题。不然环路不稳定也是常见的问题,UC3845在做后级的电流电压环也会遇到问题,还要通过光耦隔离,这样增加了环路不稳定的因素,  之后受张工指点,干脆换成TL494用1路PWM做驱动 ,共低压地,这样一下解决了许多问题。比如供电,反馈  

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2016-04-27 14:56
@314340889
感谢楼主分享,继续关注中,
厉害
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army
LV.2
19
2016-04-28 02:08
@朱振豪1992
厉害
楼主好厉害
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2016-04-28 09:05
@314340889
感谢楼主分享,继续关注中,
PCB又回来了,赶紧来个特写:

但愿是终极版~~

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2016-04-28 09:47
@逆器电源
PCB又回来了,赶紧来个特写:[图片][图片]但愿是终极版~~
漂亮极了
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2016-04-28 14:22

一气之下,装两台试试

用的PQ5050大变压器,都是之前两个版本通用的

3根5mR的康铜丝做电流采样,前级是不采电流的。  一个7P的端子是调节电压,电流, ADC-I   ADI-U 还有 VREF+5V  +12V ,   单独两个2P端子就是接数字表头。

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2016-04-28 16:38
@逆器电源
[图片]一气之下,装两台试试[图片]用的PQ5050大变压器,都是之前两个版本通用的[图片]3根5mR的康铜丝做电流采样,前级是不采电流的。 一个7P的端子是调节电压,电流,ADC-I  ADI-U还有VREF+5V +12V ,  单独两个2P端子就是接数字表头。

期待你的测试数据

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wt.liu
LV.5
24
2016-04-29 14:20
@逆器电源
ll
双管正激变换的变压器计算应该和普通正激的计算方式相同吧?
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2016-04-29 14:29
@wt.liu
双管正激变换的变压器计算应该和普通正激的计算方式相同吧?
这个是不一样的,双管正激的最大占空比只有50%
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syh258456
LV.4
26
2016-04-29 19:47
@逆器电源
上一个我的主结构图,由于是宽的范围调节,所以也学习线性电源切换变压器的绕组来实现宽范围[图片]这个继电器根据输出的电压来确定状态,高于25V吸合,低于20V释放 

正激后面那个续流电感怎么选择,还有电感量怎么计算,真心求解????

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2016-05-01 20:28
@逆器电源
[图片]一气之下,装两台试试[图片]用的PQ5050大变压器,都是之前两个版本通用的[图片]3根5mR的康铜丝做电流采样,前级是不采电流的。 一个7P的端子是调节电压,电流,ADC-I  ADI-U还有VREF+5V +12V ,  单独两个2P端子就是接数字表头。

别人五一到处玩去了,反正没什么好玩的,我就趁放假来更新下帖子吧

    继续装机:

装的差不多咯,上个电试一下,  不过测试新机这个过程一定要谨慎的了,并不是一下就接个220V进去了

下面我来分享一下这个测试的过程吧:

首先用实验电源调个50V(直流电源一样咯,反正经过桥整的)的样子,电流调小点1A一下吧,上电之后 ---辅助电源没有启动,根据之前的经验,这个VIPer12a这个辅助电源应该启动才对。---断电检查一下。。。。 发现问题了,电源IC  VCC的电容接反了,启动电压建立不起来,感觉不是很舒服了,我有种感觉就是,每做一个东西第一次上电如果比较顺利启动,那意味这个作品必定整个调试过程比较顺利了,感觉  感觉。  赶紧吧电容位置换过来。。再次上电,,,,不经意间电源指示灯亮了

好了,还算问题不大,,接着用表测辅助电压的值正常不,毕竟辅助电源变压器是后来绕的,,+13.5  -13.6    +13.4,  三路电压匀为正常,稳定,用示波器看了下VIPer12A的波形,  占空比放得比较大,因为输入电压比较低,但是比较稳定, 可以了。。。接着就看TL494的工作情况, 测了下9脚驱动脚的波形 ,只见早已发波,但是频率不对,100K   发现是5脚电容又装错了, 感觉后面还有大事发生啊~~  换回102后正常了接着测量MOS G  S的驱动波形:

测上管,下管,匀为同样波形,这又接近一步了,驱动是没有问题的  ,马上联想到,既然已经发波,那么后级一定有电压了,满占空比得时候,后级正常的话输出电压在14V左右,马上用万用表测后面输出电压------只见只有6.几V 奇怪了。。满占空比,根据经验不是这样吧-----只听见碰的一下、、、

噢~NO !吓死  baobao了,放了个冲天炮。。一脸的电解液呀。。。  电容又装反了,应了刚才的预感,大事件。这个经历告诉我,一定要心细,不毛糙。  

好吧,既然这样了,换个电容,接着测试吧,,但是时刻提醒自己,要细致认真   

换好电容,用稀释剂洗一下PCB 上点之后就直接进入电压环路,9.7V   波形很稳定, 接着调节一下电位器,直接电压跟着改变了

最低电压差不多0.11v  还可以再低,不过已经失去意义了吧  ,因为输入电压只有40几V,所以输出的最高也就14V的样子, 电压正常了,环路稳定

  那么就要带点负载测试下电流吧  

这是引出两条比较长的线短路输出端,再调节电流电位器,只见电流表平滑走来走去,,还算比较顺利~~

最低电流在0.2A左右,  现在最大到30A占空比就满了,  上高压应该就正常了... 30A不敢长时间了, 都没装散热器了。。  10几秒就感觉管子发热了。。

好了,到这一步就差不多说明PCB线路没问题了---期待上高压吧..

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2016-05-01 20:57
@逆器电源
别人五一到处玩去了,反正没什么好玩的,我就趁放假来更新下帖子吧  继续装机:[图片][图片]装的差不多咯,上个电试一下, 不过测试新机这个过程一定要谨慎的了,并不是一下就接个220V进去了下面我来分享一下这个测试的过程吧:[图片]首先用实验电源调个50V(直流电源一样咯,反正经过桥整的)的样子,电流调小点1A一下吧,上电之后---辅助电源没有启动,根据之前的经验,这个VIPer12a这个辅助电源应该启动才对。---断电检查一下。。。。发现问题了,电源IC VCC的电容接反了,启动电压建立不起来,感觉不是很舒服了,我有种感觉就是,每做一个东西第一次上电如果比较顺利启动,那意味这个作品必定整个调试过程比较顺利了[图片],感觉 感觉。 赶紧吧电容位置换过来。。再次上电,,,,不经意间电源指示灯亮了[图片]好了,还算问题不大,,接着用表测辅助电压的值正常不,毕竟辅助电源变压器是后来绕的,,+13.5 -13.6  +13.4, 三路电压匀为正常,稳定,用示波器看了下VIPer12A的波形, 占空比放得比较大,因为输入电压比较低,但是比较稳定,可以了。。。接着就看TL494的工作情况,测了下9脚驱动脚的波形,只见早已发波,但是频率不对,100K 发现是5脚电容又装错了,[图片] 感觉后面还有大事发生啊~~ 换回102后正常了接着测量MOSG S的驱动波形:[图片],测上管,下管,匀为同样波形,这又接近一步了,驱动是没有问题的 ,马上联想到,既然已经发波,那么后级一定有电压了,满占空比得时候,后级正常的话输出电压在14V左右,马上用万用表测后面输出电压------只见只有6.几V奇怪了。。满占空比,根据经验不是这样吧-----只听见碰的一下、、、[图片]噢~NO!吓死 baobao了,放了个冲天炮。。一脸的电解液呀。。。[图片] 电容又装反了,应了刚才的预感,大事件。这个经历告诉我,一定要心细,不毛糙。 好吧,既然这样了,换个电容,接着测试吧,,但是时刻提醒自己,要细致认真  [图片]换好电容,用稀释剂洗一下PCB上点之后就直接进入电压环路,9.7V 波形很稳定,接着调节一下电位器,直接电压跟着改变了[图片]最低电压差不多0.11v 还可以再低,不过已经失去意义了吧 ,因为输入电压只有40几V,所以输出的最高也就14V的样子,电压正常了,环路稳定 那么就要带点负载测试下电流吧 [图片]这是引出两条比较长的线短路输出端,再调节电流电位器,只见电流表平滑走来走去,,还算比较顺利~~最低电流在0.2A左右, 现在最大到30A占空比就满了, 上高压应该就正常了...30A不敢长时间了,都没装散热器了。。 10几秒就感觉管子发热了。。好了,到这一步就差不多说明PCB线路没问题了---期待上高压吧..
张工还会炸电容,不简单啊,嘿嘿。
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xinghaitec
LV.2
29
2016-05-03 13:23
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jwdxu2009
LV.7
30
2016-05-04 13:14
大功率的电源,参考和学习
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2016-05-04 15:44
求详细算法,正在学习正激,谢谢!
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