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反激式开关电源尖峰(反激电源尖峰处理方法)

来源:www.xrdq.net   时间:2023-01-29 08:24   点击:208  编辑:admin   手机版

1. 反激电源尖峰处理方法

LLC架构属于双管半桥谐振,采用谐振电感、励磁电感和谐振电容串联,故名LLC。采用零电压开关(ZVS)软开关技术,具有工作频率高、损耗小、效率高、体积小的优点,可提高充电器功率密度。

  其谐振操作可实现全负载范围的软开关,减小开关损耗。从而成为高频和高功率密度设计的理想选择,适合固定电压输出,EMI特性更好。传统反激架构在开关管关闭的瞬间,变压器漏感生成的谐振尖峰需要RCD吸收电路来吸收,这会在一定程度上降低转换效率,以及开关损耗也会降低转换效率,从而不适合更大功率输出。

2. 电源尖峰脉冲吸收电路

电磁炉是一般家庭中都使用的小家电产品之一,由于电磁炉具有热效率高、环保、可靠性高等许多优点,得到了广泛应用! 下面根据电磁炉的工作原理图来说说电磁炉的工作原理。

电磁炉

我们先把电磁炉电路按照其功能进行划分,可以知道电磁炉电路一般由市电滤波电路、直流300V供电电路、主回路也称为成谐振回路电路、驱动电路、电源电路、保护电路等构成。

第一部分是市电滤波电路

该电路是将市电电压220V的交流电通过熔断器加到高频滤波电容两端,通过它可以滤除市电电网中的高频干扰,然后经过压敏电阻,用于市电过压保护,当市电过压时,压敏电阻被击穿,会使熔断器过流熔断,从而切断市电输入回路,用来保护300V供电电路、功率管等电子元器件受到过压而损坏。最后再经过电流互感器的初级绕组加到整流桥的交流输入端,市电220V经过桥式整流输出的电压一是送到低压电源电路中,而且经过扼流线圈和滤波电容能够产生300V左右直流电压,为谐振电路供电。

第二部分是电源电路

该电路的低压电源部分一般是由电源模块芯片VIPer12A为核心构成的并联型开关电源。在这个电路中有三个子功能模块,分别是功率变换模块、尖峰脉冲吸收模块电路、稳压控制模块电路。首先说一下功率变换模块,首先经过整流得到的300V直流电压通过开关变压器初级绕组加到芯片VIPer12A的第7脚。为其内部的开关管供电,同时也加到启动端第8脚,经过内部的高压电流源对滤波电容EC95进行充电,当充到启动值后,芯片内部的振荡器、控制器等电路开始工作,其产生的激励驱动脉冲使开关管工作在开关状态。开关电源工作后,通过开关变压器次级绕组输出的脉冲电压经过整理、滤波后获得18V直流电压。为功率管的驱动电路、振荡电路、同步控制电路、保护电路等供电。同时也为风扇电机供电;最后把18V电压通过限流电阻送入到5V三端稳压器输出5V电压,然后给单片机、按键及显示电路、指示电路等供电。尖峰脉冲吸收电路模块主要由电阻、电容组成,为了保护开关管免受过高的尖脉冲冲击。另一个模块就是稳压控制电路,其目的是使开关管输出电压稳定。其原理如下图

第三部分是待机/开机控制电路

这部分电路主要以单片机为主要控制芯片,单片机输出低电平的功率管使能控制信号控制三极管推挽放大后使功率管IGBT截止,就会使该机处于待机状态。电磁炉在待机期间单片机输出软件设置的工作状态数据,一是控制操作显示屏显示电磁炉的工作状态;二是单片机输出的功率管使能控制信号,解除对功率管驱动电路的关闭控制;三是单片机它输出的高电平风扇电机旋转,对散热片进行强制散热。

第四部分是锅具检测电路

电磁炉开机后,当炉面上放置了合适的锅具,因有负载使流过功率管的电流增大,电流检测电路产生的取样电压较高,被单片机检测到后,单片机调整的占空比增大,使功率管的导通时间延长。于是控制PWM输出端输出可调整的功率调整信号,电磁炉进入加热状态。

第五部分是同步控制、锯齿波脉冲形成电路

该电路是由同步控制、振荡电路由谐振脉冲取样电路、电压比较器LM339内的一个比较器,定时电容、定时电阻和取样电路等构成。

第六部分是功率调整电路和是保护电路

功率调整电路分为手动调整和自动调整两种,对于保护电路主要是为了防止功率管过电压、过电流、过热等原因而造成的损坏,因而设置了浪涌过保护电路。这部分电路主要以电压比较器LM339为核心构成。同时功率延迟导通电路、功率管过电压保护电路、市电异常保护电路、炉面过热保护电路、功率管过热保护电路等。

以上就是电磁炉工作原理图解。

3. 反激电源开关管电压尖峰

优点:

①箝位电容Cc将变压器漏感中能量吸收并回馈到电网侧,消除了漏感引起的关断电压尖峰,功率开关承受最小电压应力;

②箝位电容Cc和谐振电容Cr与谐振电感Lr谐振,使主辅开关均获得了ZVS开关;

③谐振电感Lr使整流二极管D关断电流变化率减小,降低了D反向恢复引起的关断损耗和开关噪声。

缺点:

应在t5~t6期间加驱动信号,否则iLr过零变正后,Lr将再次对Cr充电,功率开关S便失去了ZVS条件。S开通与SC关断的间隔应有严格要求,其值应不超过Lr和Cr谐振周期的四分之一。

4. 反激电路尖峰吸收

这是一个单端反激电源的电源管波形。负脉冲为开关管导通时的VDS,此时变压器储能,初级电压为电源电压。负脉冲结束后,变压器向次级释放所储存的能量。那段振铃及平台进10uS的正脉冲是次级向初级的反射电压,正脉冲结束是,能量释放完毕。平台结束后的那段正玄波就是漏感以及其他杂散电容形成的振铃波形,没有实际意义。波形算漂亮的,尖峰不大,振铃可接受。

5. 反激电源mos尖峰过高

针对反激架构,MOS管的电压可以分成三个部分:Bulk电容电压+N*Vo+VspikeBulk电容电压最大值,在没有PFC线路的情况下,等于1.414*VinN为变压器的圈比,Vo为输出电压,这一部分为二次侧反射到一次侧的电压Vspike为变压器的漏感与MOS管的Coss产生震荡所引起,这一部分与变压器的绕发有关,不太容易计算。MOS的耐压需要大于实际的电压,才不会有击穿的危险。

6. 反激电源尖峰处理方法有哪些

因为开关电源中存在电容、电感储能性元件,调整管在关断的瞬间会有很高的关断尖峰,即调整管中电流变化率di/dt及调整管上的电压变化率du/dt而产生的瞬态过电流和瞬态过电压所引起的。为了防止调整管的损坏。对于反激式或正激式变换器来说,亦可用有源钳位电路进行尖峰吸收。以下均是无源吸收电路。

1、加阻尼二极管

2、加RC阻尼网络

3、加充、放电型RCD吸收网络

4、加放电阻塞型阻尼网络

尖峰吸收电路

D:可以防止调整管反向导通而损坏

耐压要求:为调整管DS(漏源极)间截止电压的2倍,恢复时间尽可能的小。

现在生产厂商都在调整管内部集成了这个阻尼二极管,在调整管关断时,它能抑制调整管漏源极之间出现的浪涌冲击电压。

RC阻尼网络也常用在输出整流管上的尖峰吸收,此电路适用于带有较窄反向偏置安全工作区的器件的浪涌电压抑制。

当VT关断时,电容C通过D充电。当VT导通时,C再经电阻R放电。

实际上,此电路消耗了一定的功率,减轻了VT的负担。因损耗较大,不太适合高频率场合下的应用。

此电路消耗功率较小,对浪涌冲击电压抑制不是很明显,但在VT导通时的漏极冲击电流的吸收是比较显著的。

VT关断时,D对R充当短路器,可提高对电压的吸收效果。

C太小,会增加开关损耗;C太大,在VT导通时其储能不充分地回复到电源。

7. 反激电源mos管尖峰很高

两种模式CCM和DCM 1、CCM(ConTInuousConducTIonMode),连续导通模式:在一个开关周期内,电感电流从不会到0。或者说电感从不“复位”,意味着在开关周期内电感磁通从不回到0,功率管闭合时,线圈中还有电流流过。2、DCM(DisconTInuousConducTIonMode),非连续导通模式:在开关周期内,电感电流总会会到0,意味着电感被适当地“复位”,即功率开关闭合时,电感电流为零。

两种模式在波形上的区别。

1)变压器初级电流,CCM模式是梯形波,而DCM模式是三角波。

2)次级整流管电流波形,CCM模式是梯形波,DCM模式是三角波。

3)MOS的Vds波形,CCM模式,在下一个周期开通前,Vds一直维持在Vin+Vf的平台上。而DCM模式,在下一个周期开通前,Vds会从Vin+Vf这个平台降下来发生阻尼振荡。(Vf次级反射到原边电压)。 因此我们就可以很容易从波形上看出来反激电源是工作在CCM还是DCM状态。

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