1、 大功率开关电源短路啸叫 相信大家遇到过这种情况，开关电源在满载后突然将电源短路测试，有时候会听到电源有啸叫的情况；或者是在设置电流保护时，当电流调试到某一段位，会有啸叫，其啸叫的声音抑扬顿挫，甚是烦人，究其原因主要为以下：当输出负载较大,接近电源功率极限时,开关变压器可能会进入一种不稳定状态:前一周期开关管占空比过大,导通时间过长,通过高频变压器传输了过多的能量;直流整流的储能电感本周期内能量未充分释放,经PWM判断,在下一个周期内没有产生令开关管导通的驱动信号或占空比过小;开关管在之后的整个周期内为截止状态,或者导通时间过短;储能电感经过多于一整个周期的能量释放,输出电压下降,开关管下一个
2、周期内的占空比又会大 如此周而复始,使变压器发生较低频率(有规律的间歇性全截止周期或占空比剧烈变化的频率)的振动,发出人耳可以听到的较低频率的声音. 同时,输出电压波动也会较正常工作增大.当单位时间内间歇性全截止周期数量到达总周期数的一个可观比例时,甚至会令原本工作在超声频段的变压器振动频率降低,进入人耳可闻 的频率范围,发出锋利的高频“哨叫.此时的开关变压器工作在严重的超载状态,时刻都有烧毁的可能这就是许多电源烧毁前“惨叫的由来,相信有些用户曾经有过类似的经历. 空载,或者负载很轻时开关管也有可能出现间歇性的全截止周期,开关变压器同样工作在超载状态,同样非常危险.针对此问题,可通过在输出端预
3、置假负载的方法解决,但在一些“节省的或大功率电源中仍偶有发生.当不带载或者负载太轻时,变压器在工作时所产生的反电势不能很好的被吸收.这样变压器就会耦合很多杂波信号到你的1.2绕组.这个杂波信号包括了许多不同频谱的交流分量.其中也有许多低频波,当低频波与你变压器的固有振荡频率一致时,那么电路就会形成低频自激.变压器的磁芯不会发出声音.我们知道,人的听觉范围是20-20KHZ.所以我们在设计电路时,一般都加上选频回路.以滤除低频成份.，最好是在反响回路上加一个带通电路,以防止低频自激.或者是将你的开关电源做成固定频率的即可. 评论(已有0条) 查看全文2023-08-13的日记 日期：2023-0
4、8-13 13:24 磁环电感的磁导率计算方法o是真空中的磁导率4x10-7 H/m =oxr磁环磁导率我们在工作中有时候会遇到这样的情况：已经知道了铁氧体线圈电感的感量，却不知道里边铁芯的磁导率，如果你抄过板你就知道了！下面提供一种科学的计算方法取自 赵修科老师的著作中例如：有一只为止磁导率的磁环线圈，内径为d20mm，外径为D40mm，高h为10mm，匝数为40，感量为100uH，求磁环的磁导率解：磁路的长度为L= 1/2xx(d+D)=0.03(米)磁芯截面积：A=1/2xhx(D-d)=1 cm2=10-4m2 由电感计算公式：L= N2xo xr xA/Lr= 47 H/m磁环相对真
5、空的磁导率 评论(已有0条) 查看全文2023-08-13的日记 日期：2023-08-13 09:40 反激开关电源开关电源分为:隔离与非隔离两种形式，在这里主要谈一谈隔离式开关电源的拓扑形式，隔离电源按照结构形式不同，可分 为两大类：正激式和反激式。反激式指在变压器原边导通时副边截止，变压器储能。原边截止时，副边导通，能量释放到负载的工作状态，一般常规反激式电源单管 多，双管的不常见。正激式指在变压器原边导通同时副边感应出对应电压输出到负载，能量通过变压器直接传递。按规格又可分为常规正激，包括单管正激，双管正 激。半桥、桥式电路都属于正激电路。 正激和反激电路各有其特点，在设计电路的过程中
6、为到达最优性价比，可以灵活运用。一般在小功率场合可选用反激式。稍微大一些可采用单管正激电路，中等功 率可采用双管正激电路或半桥电路，低电压时采用推挽电路，与半桥工作状态相同。大功率输出，一般采用桥式电路，低压也可采用推挽电路。 反激式电源因其结构简单，省掉了一个和变压器体积大小差不多的电感，而在中小功率电源中得到广泛的应用。在有些介绍中讲到反激式电源功率只能做到几十瓦， 输出功率超过100瓦就没有优势，实现起来有难度。本人认为一般情况下是这样的，但也不能一概而论，PI公司的TOP芯片就可做到300瓦，有文章介绍反 激电源可做到上千瓦，但没见过实物。输出功率大小与输出电压上下有关。 反激电源变压
7、器漏感是一个非常关键的参数，由于反激电源需要变压器储存能量，要 使变压器铁芯得到充分利用，一般都要在磁路中开气隙，其目的是改变铁芯磁滞回线的斜率，使变压器能够承受大的脉冲电流冲击，而不至于铁芯进入饱和非线形状 态，磁路中气隙处于高磁阻状态，在磁路中产生漏磁远大于完全闭合磁路。 变压器初次极间的偶合，也是确定漏感的关键因素，要尽量使初次极线圈靠近，可采用三明治绕法，但这样会使变压器分布电容增大。选用铁芯尽量用窗口比拟长的磁芯，可减小漏感，如用EE、EF、EER、PQ型磁芯效果要比EI型的好。 关于反激电源的占空比，原那么上反激电源的最大占空比应该小于0.5，否那么环路不容易补偿，有可能不稳定，但
8、有一些例外，如美国PI公司推出的 TOP系列芯片是可以工作在占空比大于0.5的条件下。 占空比由变压器原副边匝数比确定，本人对做反激的看法是，先确定反射电压输出电压通过变压器耦合反映到原边的电压值，在一定电压范围内反射电压提高那么 工作占空比增大，开关管损耗降低。反射电压降低那么工作占空比减小，开关管损耗增大。当然这也是有前提条件，当占空比增大，那么意味着输出二极管导通时间缩 短，为保持输出稳定，更多的时候将由输出电容放电电流来保证，输出电容将承受更大的高频纹波电流冲刷，而使其发热加剧，这在许多条件下是不允许的。 占空比增大，改变变压器匝数比，会使变压器漏感加大，使其整体性能变，当漏感能量大到
9、一定程度，可充分抵消掉开关管大占空带来的低损耗，时就没有再增大占 空比的意义了，甚至可能会因为漏感反峰值电压过高而击穿开关管。由于漏感大，可能使输出纹波，及其他一些电磁指标变差。当占空比小时，开关管通过电流有效 值高，变压器初级电流有效值大，降低变换器效率，但可改善输出电容的工作条件，降低发热。如何确定变压器反射电压即占空比 接着谈关于反激电源的占空比本人关注反射电压，与占空比一致，占空比还与选择开关管的耐压有关，有一些早期的反激电源使用比拟低耐压开关管，如 600V或650V作为交流220V 输入电源的开关管，也许与当时生产工艺有关，高耐压管子，不易制造，或者低耐压管子有更合理的导通损耗及开
10、关特性，像这种线路反射电压不能太高，否那么为使 开关管工作在安全范围内，吸收电路损耗的功率也是相当可观的。 实践证明600V管子反射电压不要大于100V，650V管子反射电压不要大于120V，把漏感尖峰电压值钳位在50V时管子还有50V的工作余量。现在 由于MOS管制造工艺水平的提高，一般反激电源都采用700V或750V甚至 800-900V的开关管。像这种电路，抗过压的能力强一些开关变压器反射电压也可以做得比拟高一些，最大反射电压在150V比拟适宜，能够获得较好的综 合性能。 PI公司的TOP芯片推荐为135V采用瞬变电压抑制二极管钳位。但他的评估板一般反射电压都要低于这个数值在110V左右
11、。这两种类型各有优缺点： 第一类：缺点抗过压能力弱，占空比小，变压器初级脉冲电流大。优点：变压器漏感小，电磁辐射低，纹波指标高，开关管损耗小，转换效率不一定比第二类低。 第二类：缺点开关管损耗大一些，变压器漏感大一些，纹波差一些。优点：抗过压能力强一些，占空比大，变压器损耗低一些，效率高一些。 反激电源反射电压还有一个确定因素 反激电源的反射电压还与一个参数有关，那就是输出电压，输出电压越低那么变压器匝数比越大，变压器漏感越大，开关管承受电压越高，有可能击穿开关管、吸收电 路消耗功率越大，有可能使吸收回路功率器件永久失效特别是采用瞬变电压抑制二极管的电路。在设计低压输出小功率反激电源的优化过程
12、中必须小心处理，其 处理方法有几个： 1、 采用大一个功率等级的磁芯降低漏感，这样可提上下压反激电源的转换效率，降低损耗，减小输出纹波，提高多路输出电源的交差调整率，一般常见于家电用开关电源，如光碟机、DVB机顶盒等。 2、如果条件不允许加大磁芯，只能降低反射电压，减小占空比。降低反射电压可减小漏感但 有可能使电源转换效率降低，这两者是一个矛盾，必须要有一个替代过程才能找到一个适宜的点，在变压器替代实验过程中，可以检测变压器原边的反峰电压，尽量 降低反峰电压脉冲的宽度，和幅度，可增加变换器的工作安全裕度。一般反射电压在110V时比拟适宜。 3、增强耦合，降低损耗，采用新的技术，和绕线工艺，变压
13、器为满足安全标准会在原边和副 边间采取绝缘措施，如垫绝缘胶带、加绝缘端空胶带。这些将影响变压器漏感性能，现实生产中可采用初级绕组包绕次级的绕法。或者次级用三重绝缘线绕制，取消 初次级间的绝缘物，可以增强耦合，甚至可采用宽铜皮绕制。 文中低压输出指小于或等于5V的输出，像这一类小功率电源，本人的经验是，功率输出大于20W输出可采用正激式，可获得最正确性价比，当然这也不是决对的， 与个人的习惯，应用的环境有关系，下次谈一谈反激电源用磁性芯，磁路开气隙的一些认识，希望各位高人指点。 反激电源变压器磁芯在工作在单向磁化状态，所以磁路需要开气隙，类似于脉动直流电感器。局部磁路通过空气缝隙耦合。为什么开气
14、隙的原理本人理解为：由于功 率铁氧体也具有近似于矩形的工作特性曲线磁滞回线，在工作特性曲线上Y轴表示磁感应强度B，现在的生产工艺一般饱和点在400mT以上，一般此值 在设计中取值应该在200-300mT比拟适宜、X轴表示磁场强度H此值与磁化电流强度成比例关系。磁路开气隙相当于把磁体磁滞回线向X 轴向倾斜，在同样的磁感应强度下，可承受更大的磁化电流，那么相当于磁心储存更多的能量，此能量在开关管截止时通过变压器次级泻放到负载电路，反激电源磁芯 开气隙有两个作用。其一是传递更多能量，其二防止磁芯进入饱和状态。 反激电源的变压器工作在单向磁化状态，不仅要通过磁耦合传递能量，还担负电压变换输入输出隔离的
15、多重作用。所以气隙的处理需要非常小心，气隙太大可使漏感 变大，磁滞损耗增加，铁损、铜损增大，影响电源的整机性能。气隙太小有可能使变压器磁芯饱和，导致电源损坏 所谓反激电源的连续与断续模式是指变压器的工作状态，在满载状态变压器工作于能量完全传递，或不完全传递的工作模式。一般要根据工作环境进行设计，常规反 激电源应该工作在连续模式，这样开关管、线路的损耗都比拟小，而且可以减轻输入输出电容的工作应力，但是这也有一些例外。 需要在这里特别指出：由于反激电源的特点也比拟适合设计成高压电源，而高压电源变压器一般工作在断续模式，本人理解为由于高压电源输出需要采用高耐压的整 流二极管。由于制造工艺特点，高反压二极管，反向恢复时间长，速度低，在电流连续状态，二极管是在有正向偏压时恢复，反向恢复时的能量损耗非常大，不利于 变换器性能的提高，轻那么降低转换效率，整流管严重发热，重那么甚至烧毁整流管。由于在断续模式下，二极管是在零偏压情况下反向偏置，损耗可以降到一个比拟低 的水平。所以高压电源工作在断续模式，并且工作频率不能太高。 还有一类反激式电源工作在临界状态，一般这类电源工作在调频模式，或调频调宽双模式，一些低本钱的自激电源RCC常采用这种形式，为保证输出稳定，变 压器工作频率随着，输出电流或输入电压而改变，接近满载时变压器始终保持在连续
