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彻底解决推挽电路偏磁问题

大家都知道,推挽电路的优点是电路简单,成本低,电压利用效率高,但缺点是容易发生偏磁现象,引起单管发热,影响效率,甚至烧管。

我在反复做逆变电源的过程中,提出“从变压器引出发生偏磁的信号,反馈给PWM控制芯片,实现当偏磁现象开始发生时,立刻关断开关管,从而阻止了偏磁的发生”的思想。在这个思想下,我发明了简单易行的电路,只需要6个元件,约1.00元的成本,就可以起到桥式隔直电路的作用,比桥式隔直电路节约约5.00元成本,使得推挽电路可以在各种应用环境下应用。

 

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2010-08-15 16:49

密切关注。

顶!!

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2010-08-15 22:19
@啊七哥哥
密切关注。顶!!
期待上图!
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2010-08-15 23:04
不好意思!泼下凉水,一旦偏磁,开关管被关断,影响正常工作了。能否检测到偏磁后两开关管迅速做出PWM平衡调整呢?每个PWM都根据偏磁情况做出调整,答案是肯定的,偏磁可以体现在峰值电流上的不平衡,这样采用电流型控制逐周期调整不就解决了吗?象UC3846之类就是根据这个原理设计出来的,人家早就搞定了。不过还是要赞扬楼主的思想高度。
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ynxyk
LV.3
5
2010-08-16 12:07
@xzszrs
不好意思!泼下凉水,一旦偏磁,开关管被关断,影响正常工作了。能否检测到偏磁后两开关管迅速做出PWM平衡调整呢?每个PWM都根据偏磁情况做出调整,答案是肯定的,偏磁可以体现在峰值电流上的不平衡,这样采用电流型控制逐周期调整不就解决了吗?象UC3846之类就是根据这个原理设计出来的,人家早就搞定了。不过还是要赞扬楼主的思想高度。

回4楼

首先,像UC3846之类的电流型控制芯片,检测的电流信号很弱,芯片太灵敏,易受干扰,电路不太稳定,对于PCB的设计制作提出了较高要求;而且需要考虑设计误差补偿电路,这很烦。

其次,当磁芯开始进入非线性区,即准饱和状态时,变压器初级线圈上的感应电动势变小,开关管上的电压将升高,而此时开关管中的电流并不一定达到峰值电流,所以开关管继续导通,这样开关管上的功率损耗将增加,增加发热,系统效率降低。

      我提出的思想及电路,是通过从输出线圈引出信号。当输出为方波,说明磁芯工作在线性区,正常;当检测到输出波形畸变(肯定是前半段是方波,后面开始下滑),立刻通过芯片关断开关管,等下一个时钟重新开始。这样相当于根据磁芯工作情况,自动调整输出脉冲宽度。而且两个开关管是独立子自动调整的,也就实现了自动调整磁芯在一个工作周期内的正反两个方向的伏--秒平衡,杜绝了偏磁的出现。

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ynxyk
LV.3
6
2010-08-16 12:08
@QQ28890451
期待上图!
不好意思,我用CAD画的图,弄不上来
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tby2008
LV.9
7
2010-08-16 14:09
@ynxyk
回4楼首先,像UC3846之类的电流型控制芯片,检测的电流信号很弱,芯片太灵敏,易受干扰,电路不太稳定,对于PCB的设计制作提出了较高要求;而且需要考虑设计误差补偿电路,这很烦。其次,当磁芯开始进入非线性区,即准饱和状态时,变压器初级线圈上的感应电动势变小,开关管上的电压将升高,而此时开关管中的电流并不一定达到峰值电流,所以开关管继续导通,这样开关管上的功率损耗将增加,增加发热,系统效率降低。     我提出的思想及电路,是通过从输出线圈引出信号。当输出为方波,说明磁芯工作在线性区,正常;当检测到输出波形畸变(肯定是前半段是方波,后面开始下滑),立刻通过芯片关断开关管,等下一个时钟重新开始。这样相当于根据磁芯工作情况,自动调整输出脉冲宽度。而且两个开关管是独立子自动调整的,也就实现了自动调整磁芯在一个工作周期内的正反两个方向的伏--秒平衡,杜绝了偏磁的出现。
截个图  看下
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st.you
LV.9
8
2010-08-16 14:41
@ynxyk
回4楼首先,像UC3846之类的电流型控制芯片,检测的电流信号很弱,芯片太灵敏,易受干扰,电路不太稳定,对于PCB的设计制作提出了较高要求;而且需要考虑设计误差补偿电路,这很烦。其次,当磁芯开始进入非线性区,即准饱和状态时,变压器初级线圈上的感应电动势变小,开关管上的电压将升高,而此时开关管中的电流并不一定达到峰值电流,所以开关管继续导通,这样开关管上的功率损耗将增加,增加发热,系统效率降低。     我提出的思想及电路,是通过从输出线圈引出信号。当输出为方波,说明磁芯工作在线性区,正常;当检测到输出波形畸变(肯定是前半段是方波,后面开始下滑),立刻通过芯片关断开关管,等下一个时钟重新开始。这样相当于根据磁芯工作情况,自动调整输出脉冲宽度。而且两个开关管是独立子自动调整的,也就实现了自动调整磁芯在一个工作周期内的正反两个方向的伏--秒平衡,杜绝了偏磁的出现。
实验效果如何?有没有数据?
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ynxyk
LV.3
9
2010-08-16 14:41

当然做过实验,参数调好后,12V--300V的变压器输出(高频交流不经整流滤波)直接接200W/220V白炽灯,灯泡非常亮。1对开关管,不接散热器,约50度,逆变电路输入电流19A。而此前没有此电路的逆变,变压器输出直接接同样灯泡,灯泡几乎不亮,输入电流却有20A,开关管两秒钟冒烟

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st.you
LV.9
10
2010-08-17 19:20
@ynxyk
当然做过实验,参数调好后,12V--300V的变压器输出(高频交流不经整流滤波)直接接200W/220V白炽灯,灯泡非常亮。1对开关管,不接散热器,约50度,逆变电路输入电流19A。而此前没有此电路的逆变,变压器输出直接接同样灯泡,灯泡几乎不亮,输入电流却有20A,开关管两秒钟冒烟

单凭这个实验,无法证明电路的可行性.

除非有正常工作时推挽管的电流波形.

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2010-08-17 19:53
@ynxyk
回4楼首先,像UC3846之类的电流型控制芯片,检测的电流信号很弱,芯片太灵敏,易受干扰,电路不太稳定,对于PCB的设计制作提出了较高要求;而且需要考虑设计误差补偿电路,这很烦。其次,当磁芯开始进入非线性区,即准饱和状态时,变压器初级线圈上的感应电动势变小,开关管上的电压将升高,而此时开关管中的电流并不一定达到峰值电流,所以开关管继续导通,这样开关管上的功率损耗将增加,增加发热,系统效率降低。     我提出的思想及电路,是通过从输出线圈引出信号。当输出为方波,说明磁芯工作在线性区,正常;当检测到输出波形畸变(肯定是前半段是方波,后面开始下滑),立刻通过芯片关断开关管,等下一个时钟重新开始。这样相当于根据磁芯工作情况,自动调整输出脉冲宽度。而且两个开关管是独立子自动调整的,也就实现了自动调整磁芯在一个工作周期内的正反两个方向的伏--秒平衡,杜绝了偏磁的出现。
"准饱和状态时,而此时开关管中的电流并不一定达到峰值电流"我觉得这个峰值电流的大小设定合理就不会出问题,两管在线性区同一时间达到相同的峰值电流就不会偏磁的。
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jacob0110
LV.5
12
2010-08-18 10:32
@ynxyk
当然做过实验,参数调好后,12V--300V的变压器输出(高频交流不经整流滤波)直接接200W/220V白炽灯,灯泡非常亮。1对开关管,不接散热器,约50度,逆变电路输入电流19A。而此前没有此电路的逆变,变压器输出直接接同样灯泡,灯泡几乎不亮,输入电流却有20A,开关管两秒钟冒烟
期待上图!
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QQ28890451
LV.6
13
2010-08-18 12:01
@jacob0110
期待上图!
说那摩多干嘛?直接上图,解释就得啦!
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ynxyk
LV.3
14
2010-08-18 14:52
我不是专业的电子工程师,不会用PROTEL,我用CAD画的图,但不知到怎么才能弄到这个论坛上来
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771749862
LV.5
15
2010-08-18 14:57
@ynxyk
我不是专业的电子工程师,不会用PROTEL,我用CAD画的图,但不知到怎么才能弄到这个论坛上来
用QQ截图软件就行啦
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eroware
LV.5
16
2010-08-20 02:41
@ynxyk
我不是专业的电子工程师,不会用PROTEL,我用CAD画的图,但不知到怎么才能弄到这个论坛上来
对  我也很好奇  和UC3846比有啥优势?
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ynxyk
LV.3
17
2010-08-21 18:14
@eroware
对 我也很好奇 和UC3846比有啥优势?

3846太灵敏,易受干扰,对电路板设计要求高,不太好制作

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ynxyk
LV.3
18
2010-08-21 18:22

 

电路原理图

 

时序分析图

不好意思,我从CAD上直接复制的,只能这样了

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st.you
LV.9
19
2010-08-21 18:44
@ynxyk
[图片] 电路原理图[图片] 时序分析图不好意思,我从CAD上直接复制的,只能这样了

C峰值保持,然后跟两管的输出作比较

问题是,死区时间怎么处理?3525的10脚是关断脚,只能关断驱动或者是降低占空比.估计电路加上去,3525的占空比会比不加上去小一些.

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ynxyk
LV.3
20
2010-08-22 09:45
@st.you
C峰值保持,然后跟两管的输出作比较问题是,死区时间怎么处理?3525的10脚是关断脚,只能关断驱动或者是降低占空比.估计电路加上去,3525的占空比会比不加上去小一些.

由于推挽是正反两个方向导通的,因此,无论是否会发生偏磁,在每个开关管的每个导通时间内,刚开始总有一段时间磁芯处于线性区,对应的变压器输出电压最大,即峰值,途中电容C将保持这个峰值。随着磁偏的发生,磁芯开始进入非线性区,变压器输出电压下降,这将导致三极管G导通,使得c点变成高电平,3525芯片将关断对应的开关管,阻止磁偏引起的磁饱和的发生继续发生。管断后,由于变压器没有输出,因此电容C上的电荷将继续释放,为下一个开关脉冲的到来作准备。因此电路是周期性工作的,可以连续下去的。

从电路时序来看,电路并不影响主电路的死区时间,实际上是通过以单个脉冲为单位调整占空比来实现作用的。

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2010-08-22 11:12
@ynxyk
由于推挽是正反两个方向导通的,因此,无论是否会发生偏磁,在每个开关管的每个导通时间内,刚开始总有一段时间磁芯处于线性区,对应的变压器输出电压最大,即峰值,途中电容C将保持这个峰值。随着磁偏的发生,磁芯开始进入非线性区,变压器输出电压下降,这将导致三极管G导通,使得c点变成高电平,3525芯片将关断对应的开关管,阻止磁偏引起的磁饱和的发生继续发生。管断后,由于变压器没有输出,因此电容C上的电荷将继续释放,为下一个开关脉冲的到来作准备。因此电路是周期性工作的,可以连续下去的。从电路时序来看,电路并不影响主电路的死区时间,实际上是通过以单个脉冲为单位调整占空比来实现作用的。

非常感谢你的分享,个人认为,你的思路确实和UC3846有异曲同工之巧妙!殊途同归啊。当然还有一些值得探讨的问题,大家都知道,推挽电路的电流不是从0开始上升的,是从一定的起点上升,因为电源的内阻和回路走线的阻抗,推挽管漏极的电压必然是下降的,可能是线性或非线性,到底在在多长时间下降多少才是真正的线性呢?你的电路好像还不能精确的解决这个问题,正如UC3846之类电流型控制电路,能够检测到峰值电流的多少,也能够控制峰值电流的最大值,当变压器使用的磁通密度比较大的时候,不能自动的检测到能够工作到线性区的最大电流,只能设定最大峰值电流,防止完全的磁饱和,却不能避免工作在轻微的磁饱和状态。还有,如果是容性负载,电压是滞后电流的,电流已经上升到很大,电压才缓慢上升,那岂不是不妙了?

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st.you
LV.9
22
2010-08-22 11:12
@ynxyk
由于推挽是正反两个方向导通的,因此,无论是否会发生偏磁,在每个开关管的每个导通时间内,刚开始总有一段时间磁芯处于线性区,对应的变压器输出电压最大,即峰值,途中电容C将保持这个峰值。随着磁偏的发生,磁芯开始进入非线性区,变压器输出电压下降,这将导致三极管G导通,使得c点变成高电平,3525芯片将关断对应的开关管,阻止磁偏引起的磁饱和的发生继续发生。管断后,由于变压器没有输出,因此电容C上的电荷将继续释放,为下一个开关脉冲的到来作准备。因此电路是周期性工作的,可以连续下去的。从电路时序来看,电路并不影响主电路的死区时间,实际上是通过以单个脉冲为单位调整占空比来实现作用的。

3525好像做不到逐周期占空比限制吧?

有实际测试波形吗?

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2010-08-22 11:15
@xzszrs
非常感谢你的分享,个人认为,你的思路确实和UC3846有异曲同工之巧妙!殊途同归啊。当然还有一些值得探讨的问题,大家都知道,推挽电路的电流不是从0开始上升的,是从一定的起点上升,因为电源的内阻和回路走线的阻抗,推挽管漏极的电压必然是下降的,可能是线性或非线性,到底在在多长时间下降多少才是真正的线性呢?你的电路好像还不能精确的解决这个问题,正如UC3846之类电流型控制电路,能够检测到峰值电流的多少,也能够控制峰值电流的最大值,当变压器使用的磁通密度比较大的时候,不能自动的检测到能够工作到线性区的最大电流,只能设定最大峰值电流,防止完全的磁饱和,却不能避免工作在轻微的磁饱和状态。还有,如果是容性负载,电压是滞后电流的,电流已经上升到很大,电压才缓慢上升,那岂不是不妙了?
还有,用三极管做比较器不够精确,速度也不够快,建议用专业的比较器。
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2010-08-22 11:28
@st.you
3525好像做不到逐周期占空比限制吧?有实际测试波形吗?
3525的SD关断时间仅0.2uS,应该关断够快的。
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eroware
LV.5
25
2010-08-22 12:37

我也想过   用TL494   3525改成电流模式  类似 UC3846一样  呵呵

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st.you
LV.9
26
2010-08-22 13:18
@xzszrs
3525的SD关断时间仅0.2uS,应该关断够快的。
8脚接了个电容到地.
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ynxyk
LV.3
27
2010-08-22 15:29
@st.you
8脚接了个电容到地.
师兄,请分析3525的内部原理图,它的8脚、9脚、10脚对应的电路都是脉宽比较器的输入端,他们对于脉宽的作用是“并联”关系或者说是“或”关系,只是作用电压的极性不同而已。因此8脚的软启动电容对于10脚对脉冲的关断作用没有影响
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ynxyk
LV.3
28
2010-08-22 15:31
@xzszrs
非常感谢你的分享,个人认为,你的思路确实和UC3846有异曲同工之巧妙!殊途同归啊。当然还有一些值得探讨的问题,大家都知道,推挽电路的电流不是从0开始上升的,是从一定的起点上升,因为电源的内阻和回路走线的阻抗,推挽管漏极的电压必然是下降的,可能是线性或非线性,到底在在多长时间下降多少才是真正的线性呢?你的电路好像还不能精确的解决这个问题,正如UC3846之类电流型控制电路,能够检测到峰值电流的多少,也能够控制峰值电流的最大值,当变压器使用的磁通密度比较大的时候,不能自动的检测到能够工作到线性区的最大电流,只能设定最大峰值电流,防止完全的磁饱和,却不能避免工作在轻微的磁饱和状态。还有,如果是容性负载,电压是滞后电流的,电流已经上升到很大,电压才缓慢上升,那岂不是不妙了?
这里的变压器反馈电压取自单独的反馈线圈,与输出线圈安全独立。因此,我认为负载的电抗特性对于此电路的作用没有影响。
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ynxyk
LV.3
29
2010-08-22 15:34
@xzszrs
还有,用三极管做比较器不够精确,速度也不够快,建议用专业的比较器。
如果用专业的快速比较器势必增加电路的成本,这与本电路的设计初衷不相符。我想,速度问题应该能找到快速三极管解决吧。
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ynxyk
LV.3
30
2010-08-22 15:34
@xzszrs
非常感谢你的分享,个人认为,你的思路确实和UC3846有异曲同工之巧妙!殊途同归啊。当然还有一些值得探讨的问题,大家都知道,推挽电路的电流不是从0开始上升的,是从一定的起点上升,因为电源的内阻和回路走线的阻抗,推挽管漏极的电压必然是下降的,可能是线性或非线性,到底在在多长时间下降多少才是真正的线性呢?你的电路好像还不能精确的解决这个问题,正如UC3846之类电流型控制电路,能够检测到峰值电流的多少,也能够控制峰值电流的最大值,当变压器使用的磁通密度比较大的时候,不能自动的检测到能够工作到线性区的最大电流,只能设定最大峰值电流,防止完全的磁饱和,却不能避免工作在轻微的磁饱和状态。还有,如果是容性负载,电压是滞后电流的,电流已经上升到很大,电压才缓慢上升,那岂不是不妙了?
非常感谢参与讨论,当然任何一个想法或思路都需要不断完善和改进才能最终完美,望多多指教
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2010-08-22 16:34
@ynxyk
师兄,请分析3525的内部原理图,它的8脚、9脚、10脚对应的电路都是脉宽比较器的输入端,他们对于脉宽的作用是“并联”关系或者说是“或”关系,只是作用电压的极性不同而已。因此8脚的软启动电容对于10脚对脉冲的关断作用没有影响

确实是这样的。

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