近段時(shí)間設(shè)計(jì)了一臺(tái)48V-5KW前級(jí),糾結(jié)了許久,最后決定了用6個(gè)立式EC49變壓器,這樣單個(gè)變壓器功率品均在1000W左右,每個(gè)變壓器剛好可以用一對(duì)MOS,這樣就省的并聯(lián)MOS而造成驅(qū)動(dòng)麻煩了,每個(gè)MOS分別用1個(gè)圖騰驅(qū)動(dòng),保證每只MOS都有充足的驅(qū)動(dòng)余量。變壓器采用初級(jí)并聯(lián),次級(jí)串聯(lián)的方式,次級(jí)串聯(lián)CBB的方式,利用變壓器本身的漏感做諧振。這樣就可以解決掉煩人的尖峰問(wèn)題,這樣只要前級(jí)一開(kāi)環(huán),尖峰就能馬上壓制住。目前測(cè)試過(guò)最大功率8KW下帶載10S。驅(qū)動(dòng)芯片是3525,當(dāng)然494也OK,個(gè)人愛(ài)好。下面是整機(jī)圖片。
1是為了平衡高度,因?yàn)檩敵鲭娙莸母叨?,如果用臥式骨架會(huì)讓2個(gè)高壓電容顯得很單調(diào)。
2是為了安裝臥式MOS而省下空間,變壓器左右2顆螺絲剛好是MOS的位置,這樣布置能讓MOS管的功率走線(xiàn)最短。偏磁的問(wèn)題讓它就見(jiàn)鬼去吧!
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再就是采用臥式安裝的MOS,那就必須使用臥式散熱器,這樣也會(huì)帶來(lái)2個(gè)難題:
1是安裝沒(méi)有立式省事,批量效率偏低,散熱器成本相對(duì)較高。
2是散熱器的風(fēng)槽散熱對(duì)風(fēng)扇的選取比較頭疼,其實(shí)最初我估計(jì)是用不著風(fēng)冷,其實(shí)不然。目前在3KW下長(zhǎng)時(shí)間工作,冬天可以不用,但是5KW時(shí)沒(méi)有風(fēng)扇還是不行的。
臥式散熱器最大好處就是機(jī)器結(jié)實(shí),不會(huì)因?yàn)橐恍┹p微的顛簸就拋錨。這樣安裝確實(shí)比較好看,這一點(diǎn)有些人就說(shuō)了,好看不能當(dāng)飯吃哈。
輸入和輸出的接線(xiàn)方式也是采用端子+螺絲的方式,很多人還是比較喜歡直接抽線(xiàn)出來(lái)連接,不知道大伙比較看好哪種?
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其實(shí)我還恨不得直接從變壓器端把輸入引線(xiàn)抽出來(lái)比較省事,這樣就不用在PCB板底部加銅條。
輸出高壓電容選用高品質(zhì)的日立電解,黑金剛當(dāng)然更好,問(wèn)題是真正的黑金剛還真不好找。輸出端還加了一級(jí)LC濾波,勁量減少輸出紋波電壓。輸出保護(hù)沒(méi)有做短路保護(hù),只是簡(jiǎn)單的用保險(xiǎn)絲擋一擋,防止輸出高壓短路。幾次短路測(cè)試下,保險(xiǎn)盒都被保險(xiǎn)絲炸飛了,機(jī)器都完好無(wú)損,用的是15A的保險(xiǎn)絲。我想應(yīng)該能抵擋一些意外短路故障而導(dǎo)致機(jī)器損壞的幾率了。
說(shuō)起來(lái)其實(shí)挺簡(jiǎn)單,做起來(lái)還真是免不了折騰,其實(shí)這機(jī)器最大的難點(diǎn)在于死區(qū)時(shí)間和諧振點(diǎn)上的調(diào)節(jié),這也得感謝專(zhuān)家們的點(diǎn)撥,不然還真得費(fèi)上好些時(shí)日才能搞定。下面把機(jī)器的波形發(fā)來(lái)上獻(xiàn)獻(xiàn)丑。
MOS管驅(qū)動(dòng)波形
MOS管DS波形
下面把調(diào)試的一些經(jīng)驗(yàn)和大家伙分享分享,很多人都認(rèn)為推挽的死區(qū)時(shí)間越少越好,這樣在滿(mǎn)載的時(shí)候不至于電壓掉得太低,所以把死區(qū)時(shí)間盡可能調(diào)到最小,這樣一來(lái),變壓器的漏感電流還來(lái)不及把MOS管2段電壓給抽取掉,MOS管就要被導(dǎo)通。這樣就會(huì)在導(dǎo)通期間造成一定損耗。做過(guò)諧振開(kāi)關(guān)電源的朋友就很清楚這一點(diǎn)。
下面是死區(qū)時(shí)間偏小的MOS管波形。
很明顯可以看出,死區(qū)時(shí)間不夠也會(huì)造成MOS管2端電壓振蕩,這是由于MOS結(jié)電容充放電時(shí)間決定了死區(qū)時(shí)間的大小,所以很多人認(rèn)為并聯(lián)MOS的大功率機(jī)器尖峰比較頭痛就是這個(gè)原因。
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到了這一步,是不是我們把波形整平了就算OK了呢,其實(shí)不然,這只算是完成了一一半。
我在調(diào)試的時(shí)候,還遇到一個(gè)納悶的問(wèn)題,我的機(jī)器波形好了,尖峰沒(méi)有了,為什么變壓器效率很低,管子發(fā)燙比較厲害,變壓器線(xiàn)包也很燙。
我原來(lái)沒(méi)找到原因時(shí)測(cè)試過(guò)效率,在小功率的時(shí)候,1000W的時(shí)候,變壓器還算正常,效率有98點(diǎn)幾,管子熱量還比較小。當(dāng)帶載到2000W的時(shí)候,管子比較熱了,基本上沒(méi)有風(fēng)扇散熱是不行了。特別是變壓器的線(xiàn)包非常湯手,帶載到3000W時(shí)效率只有88%了。我就納悶了,我就認(rèn)為是變壓器沒(méi)繞好,可能是偏磁的原因。結(jié)果重新整了也不行。用的漆包線(xiàn)的余量也很充足,為什么還是一個(gè)原因。最后實(shí)在沒(méi)辦法就請(qǐng)教老壽老師,說(shuō)到諧振電容大小才發(fā)覺(jué),我的諧振電容容量和壽工的差距很大,結(jié)果仔細(xì)想想,懷疑是諧振頻率過(guò)高。重新調(diào)整諧振電容和諧振死區(qū)時(shí)間后,一切正常。
原因是諧振頻率太高,造成電流趨膚效應(yīng),功率管在諧振振蕩反峰時(shí)電流應(yīng)力過(guò)大,所以發(fā)熱很大,效率低也是理所當(dāng)然的了。那么我們要怎么知道諧振頻率是否過(guò)高呢。
下面我把諧振頻率過(guò)高的波形發(fā)上來(lái)給大家參考:
這張波形是在輕載下的MOS管DS電壓波形,很明顯可以看出,MOS導(dǎo)通后一個(gè)周期內(nèi),由于次級(jí)諧振的作用,導(dǎo)致MOS管關(guān)斷后的電壓上升后又下降,這樣已經(jīng)重復(fù)了2個(gè)周期。那么到這里我們就可以想,要想MOS管開(kāi)環(huán)時(shí)波形平坦,這很容易就能做到,只要諧振頻率是開(kāi)關(guān)管驅(qū)動(dòng)波形的整數(shù)倍就能做到。找到問(wèn)題了這還不簡(jiǎn)單,往次級(jí)諧振電容上不停堆電容,直到諧振頻率和驅(qū)動(dòng)頻率一致不就OK了。
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看到這里,相信很多朋友以后都會(huì)了,諧振不也就是這么簡(jiǎn)單,不知道我該不該把這些東西寫(xiě)出來(lái),因?yàn)槲覀€(gè)人泡實(shí)驗(yàn)室半年了,唯一拿得出底的家伙就這些,不怕被人噴,確實(shí)是我沒(méi)啥長(zhǎng)進(jìn),眼看要過(guò)年了,也得拿點(diǎn)東西出來(lái)和大家伙們賀賀歲。
不過(guò)咱這一寫(xiě)也不能讓大家伙白撈,還有一個(gè)問(wèn)題得讓大家伙想想辦法。不知道做推挽的朋友有沒(méi)有發(fā)現(xiàn)。就是開(kāi)機(jī)瞬間,3525軟啟動(dòng)過(guò)程,由于占空比沒(méi)有打開(kāi)。變壓器本身漏感和輸出次級(jí)電容充電應(yīng)力造成的MOS電壓尖峰非常高,例如我48V輸入前級(jí),用200VMOS管,這尖峰在開(kāi)機(jī)瞬間已經(jīng)到達(dá)200V甚至?xí)^(guò)。危險(xiǎn)很大,目前我只能用TVS嵌位在160V,但是這TVS嵌位可靠性還是挺懸,TVS也會(huì)有一定壓降,電流越大,嵌位電壓越高,就是說(shuō)尖峰電流大時(shí)160V的TVS會(huì)升高到180V以上,總覺(jué)得治標(biāo)不治本。
所以還得看看大家伙給出處注意。我是想到以后用諧振芯片,用固定死區(qū)時(shí)間變頻的方式做推挽,不知道可行性高不高。
我這機(jī)器做了2臺(tái)不同方式的樣機(jī),大家覺(jué)得哪種比較好?
是直接從變壓器引腳處直接抽線(xiàn)出來(lái),理論上電流比較均衡。有些人說(shuō)這樣的比較好看。
我個(gè)人覺(jué)得下面這種看起來(lái)比較舒服,整潔。
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