【工程师6】+实践类+高频DC/DC电源

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    这次搞一个DC/DC的电源。24V输入24V10A输出的电源。

    磁性器件用平面变压器，频率暂定300KHz。拓扑采用正激。

    正在搞电路图，搞完上图。

    你说的也对，这样可能效率高点。

    但是高端MOS管的驱动是浮地的，控制起来比较复杂。

    芯片选用ISL6843。这个芯片和384X几乎一样，就是开关频率高些。38系列的开关频率只能达到500KHz，68系列的开关频率能达到2MH。

                                        38系列框图                                                                                          68系列框图

    还是有些区别的，输出图腾，38系列用的三极管，68系列用的MOS管。PDF上的驱动能力是一样的，都是1A。

    框图看不出来啥，姑且当它们一样吧。

    图腾MOS管的驱动能力应该更强。

    这是原理图，以后会有改动，这是初始原理图。

  分部解析原理图。

 启动电路     利用MOS管启动，比电阻启动损耗小（应该是）。

   芯片供电电路

    芯片通过启动电路启动后，芯片的供电由正激电感上的绕组提供。这样可以提高效率。

    没啥奥妙。典型电路图中电感都是接在整流二极管后面和输出电压之间，整流管工作时，电感储能，续流管工作时电感释放能量。

                    我把电感接在了地线上，同样整流管工作时电钢储能，续流管工作时，电感释放能量。原理是一样的。

    欠压保护电路   当输入电压低于设定值时，比较器 LM393 的1脚输出低电平。三极管Q6导通，拉低主芯片ISL6843的1脚，芯片停止输出。

MOS管驱动电路    主芯片6脚位QD，驱动信号通过两组NPN，PNP三极管来驱动MOS管。

    过压保护电路。  当输出过压时，光耦工作，通过三极管拉低主芯片ISL3843的1脚，使芯片停止输出。

        反馈电路   TL431提供基准电压，使用运放进行调整。

    我计算续流二极管反向电压大概70V，尖峰算100V，总电压就是170V左右吧，这算是高但是没有不要不要的吧。

    续流二极管用的MBR20200,200V的管子应该足够了吧。

    有什么办法？小吸收可以，但是尖峰就大了。  基本无尖峰，这怎么做到，加大吸收？这样效率就低了。

    这个我真的做不到啊。

    PCB搞起，封装画完了，

    是平面变压器，没有骨架的那种。我用的FEE22。

    平面变压器用的高频材料，高频的时候损耗小。

  平面磁芯型号 FEE22X12X16

    布局基本完成了。散热有点不好搞啊。

最近也想做个玩玩，关注。 楼主继续啊

   板子画完了。

    变压器计算。

初级线圈的电压为V1，次级线圈的电压为V2。

    最后计算的结果为初级3圈，次级7圈。

    输出电感计算，

  板子到了，先欣赏一下吧。

   板子画的不错。等待炸鸡

    我不喜欢炸鸡。。。。。。不过炸鸡做多了，哈哈。。。

    板子的贴片焊好了，不喜欢焊板子，我的脖子都僵了。

    焊电流取样环的时候有点疑惑，电流取样环是正激接法还是反激接法呢？

        苦逼的绕变压器啊，没有合适的铜箔，只能用剪刀剪铜皮，包黄胶带做绝缘，用尖嘴成型。

    我这是在淘宝上卖的，不知道谁家的。 TP4W和PC95是一种材质么？

    天通的能提高效率1个点，那TDK的是不是还能提高。

    尖嘴成型比较难搞啊，变压器的出头用锡和焊盘连起来了，没办法动手能力有限啊。不过实验还是可以搞定的。

    先给芯片加电，调整6843  4脚的电阻和电容，来改变频率。目标是300KHz。

    结果将近300KHz，还是比较理想的。

    反馈测试：

    给芯片6845外加12V电压，输出加直流电压，调整直流电压看6843的6脚波形变化，当电压升高到某一值时，6843 6脚无输出波形，此时输出加的直流电压即为正常工作时的输出电压。可以调整输出分压电阻来调整输出的电压。

    当调整输出端加的电压，6843一直有输出时，说明没有加上反馈，需要仔细检查电路。    

    调整好输出电压后，就可以给电源的输入加电了，进行下一步调试。

        输入首次正常加电，有输出，挺高兴的。

        测试MOS的DS波形时，发现好奇怪啊，这个波形我都没见过。大家赏析一下。。。

    波形的顶部还震荡了。

    波形好些了。开关管D-S波形。

    今天上电发现我的板子冒烟了，发现辅助绕组整流管不能用4148（一开始手就近用的4148）。后来去库房拿了个1N60，把4148换下后一切这场。

炸鸡了，炸鸡了。。。不过是个小炸鸡，期待其它炸鸡，期待大炸鸡，期待各种炸鸡。。。。。。   

 查了下1N60是肖特基，4148是快回复，肯定速度上1N60要快很多。

    我查了下，1N60的回复时间是1ns，4148的恢复时间是4ns。我的频率时300KH在，算下来每个周期为3333ns。

    4148的恢复时间是周期的1%，这久撑不住了？应该不会的。

    我还看了两个二极管的压降，4148:0.62-0.7V  1N60：0.65.

    没看出来有啥大区别。。。

    但是这个辅助绕组，用4148就冒烟，用1N60就没事。。。差几nS效果差太多了。

   小负载测试波形：

                    驱动波形                                                                                DS波形

     驱动波形和DS波形合并

    给你看一个轻载波形的特写吧，0.3A负载的波形。

        上点波形，现在带载能到5A了。我保存了0.5A 1A 3A 和5A时DS的波形。波形有些变化，关断尖峰随着电流增加而变大。

                            0.5A：MOS管 DS波形                                                      1A：MOS管  DS波形

                            3A：MOS管DS波形                                                           5A：MOS管DS波形

    随着负载电流增加，波形的峰谷电压变高了，抛物线的波形也变窄了。

    MOS管关断时的尖峰大了，而且震荡也多了。这部分损耗应该挺大的。

  MOS管的关断尖峰小电流和大电流的区别非常大啊，5A时尖峰很高了，而且震荡也比较多尖峰小电流和大电流的区别非常大。

     10A的时候得变成啥样子啊，难道要炸鸡！？

    这个是我调试的板子，把MOS管和整流管固定在了散热器上，这样 测波形也方便。

       应坛友要求，上几个尖峰的图片。

                             0.5A尖峰                                                                   3A尖峰

从示波器上看，0.5A时MOS管的尖峰几乎可以忽略，但是3A时的尖峰就比较大了，但减分的峰值没超过波形的峰值。

    当负载加重后，大于5A，MOS管的尖峰就比较高了，MOS的尖峰比波形的峰谷还要高。

                           5A负载                                                                                  7A负载

这个问题，肯定可以解决！

    你的波形好漂亮啊。

    那我这个尖峰你有啥好建议么，我搞了搞，效果很不理想。

    你这个续流管没有尖峰，我做的一般尖峰是实体的80%以上，比如方波的最高值为100V，那尖峰就是80V，续流管的最高电压就是180V。（这还是做的好的情况了，做的不好，尖峰比方波最高值还大很多）

    你这个没有尖峰，就可以用耐压低的管子，一些电路就可以用200V以下的肖特基了。

    我想了想，是不是加大吸收电容的容量，或者在续流二极管的阳极和变压器之间串入一个小电感啊。

    我找了个正激电路，加大吸收电容是有效果的，但是吸收电阻的发热量会增大。串入电感效果非常差，我串入的3.3uH电感，尖峰比不串入电感大多了。

    我给变压器做了一块散热器。先将铜柱安装在散热器上，然后将散热器压在平面变压器上，最后，铜锅PCB的三个孔将散热器压紧。

做好后大概就是这个样子：

    基本完成，散热器安装好了。平面变压器上面涂上导热脂，导热脂上面垫上绝缘导热硅布，之后压上散热器。

    最近测试了下效率，输出24V/10A时，效率大概89%，效率没有想象的高，可能我的器件不是很好吧，平面变压器在淘宝买的，这个质量不好说。

    波形和7A负载是差不多，磁有点没有完全复位。

    更新完了原理图和PCB文件。

/upload/community/2019/12/02/1575250949-48919.zip

/upload/community/2019/12/02/1575250692-30820.zip

    平面变压器：平面变压器与常规变压器相比，磁芯尺寸大幅度缩小，最大的区别在于铁芯及线圈绕组。平面变压器采用小尺寸的E型、RM型或环型铁氧体磁芯，通常是由高频功率铁氧体材料制成，在高频下有较低的磁芯损耗；绕组采用多层印刷电路板迭绕而成，绕组或铜片迭在平面的高频铁芯上构成变压器的磁回路。这种设计有低的直流铜阻、低的漏感和分布电容，可满足谐振电路的设计要求。而且由于磁芯良好的磁屏蔽，可抑制射频干扰。优点：功率密度高，效率高，漏感低，散热性好，成本低等。

    绕组画在PCB上，这样就更好了，起码一致性高。

    绕组画在PCB上，一致性是好，但是成本非常高啊。双面板肯定不能满足你的要求了，最少4层板，4层板和2层的价格可不是2倍的关系。

    利润得比较可观才能上多层板。