深(shen)夜睡不著(zhu),起來(lai)更貼。。。。
上原理圖:
下面分(fen)別介紹各個部分(fen)的作用
↑↑↑上圖紅框部分:
L/N為交(jiao)流輸入(ru)端。
保險絲采用4.7R的繞線(xian)(xian)電(dian)(dian)阻(zu),繞線(xian)(xian)電(dian)(dian)阻(zu)抗(kang)浪涌能(neng)力強,并且(qie)它是(shi)電(dian)(dian)阻(zu)絲(si)繞制(zhi),會(hui)存在較大的寄生電(dian)(dian)感,可(ke)以吸(xi)收浪涌。
L2,CX1分別(bie)為共模電(dian)感,安規電(dian)容。
再往上就是橋堆(dui)了。
↑↑↑上(shang)圖紅框部分(fen):
R1,R2為啟動電(dian)阻,上(shang)點初期,通過兩個電(dian)阻給VDD電(dian)容充電(dian),達(da)到(dao)芯片(pian)啟動電(dian)壓后,DRV腳(jiao)開始輸出PWM信(xin)號
↑↑↑上圖紅(hong)框部分:
C1,L1,C2組(zu)成了π型濾波器,濾掉(diao)高頻噪聲,電磁兼容有這個要求,一般歐(ou)洲執(zhi)行標(biao)準(zhun)為EN55015
RZ1與RZ2為壓敏電阻,一(yi)個(ge)放(fang)在(zai)橋前,一(yi)個(ge)放(fang)在(zai)橋后的工字電感(gan)后。浪涌(yong)為一(yi)個(ge)瞬(shun)態高壓脈(mo)沖,電阻、電容、電感(gan)都對其都有吸收效果,再加上兩個(ge)直徑10mm壓敏(min),吸收(shou)3KV尖峰穩(wen)穩(wen)當(dang)當(dang)。
↑↑↑上圖紅框部(bu)分:
框(kuang)中部(bu)分為變(bian)壓器,這(zhe)個變(bian)壓器一共3個繞組,分(fen)別為
1.初級繞組
2.輔(fu)組繞組
3.次級繞組
開(kai)關(guan)管(guan)導通時,變壓器開(kai)始儲能,輔組(zu)(zu)繞(rao)組(zu)(zu)和次(ci)級繞(rao)組(zu)(zu)的二極管(guan)均反向截止。開(kai)光管(guan)關(guan)斷(duan)時,輔組(zu)(zu)繞(rao)組(zu)(zu)耳機導通,通過(guo)D2給VDD電(dian)(dian)容充電(dian)(dian),維持(chi)芯片所需(xu)的(de)能量(liang)。同(tong)時次級二(er)極管(guan)也導通,將(jiang)能量(liang)傳(chuan)遞(di)至負載
↑↑↑上圖(tu)紅(hong)框部分:
R5為上拉電(dian)阻
R6為下拉電阻
在開關管(guan)關斷期間,變壓器退磁,在R6(芯片DSEN腳)上產生(sheng)一(yi)個方波,芯(xin)片內(nei)部檢測方波頂端電(dian)壓(ya),以實現檢測次級電(dian)壓(ya),實現空載保護(這是橫流模式,所(suo)以空載時輸出(chu)電(dian)壓(ya)會很高(gao),需(xu)要做限(xian)制)。
另一(yi)方面(mian),退磁結束之(zhi)后(hou)變壓器開始震蕩(dang),此時R6上電(dian)(dian)壓(ya)迅速跌落,芯片檢(jian)測(ce)此(ci)跌落電(dian)(dian)壓(ya),就(jiu)可以得到退(tui)磁結(jie)束的時間。如下圖所示:
斷(duan)續(xu)模(mo)式(shi)
臨(lin)界模式
斷續模(mo)式(shi)(DCM)在(zai)退磁結束之后(hou)會出(chu)現(xian)幾個振鈴,而(er)臨(lin)界模式(CRM,也(ye)稱準諧振模式)在(zai)退磁結束之后開關(guan)管會馬上(shang)打開。
↑↑↑上圖(tu)紅框部分(fen):
R3,R4為(wei)驅(qu)動MOS的限流(liu)電(dian)(dian)阻,柵極電(dian)(dian)阻的作用(yong):
1、消除柵(zha)極振(zhen)蕩
絕(jue)緣柵器件(jian)(IGBT、MOSFET)的(de)(de)柵(zha)(zha)(zha)射(或柵(zha)(zha)(zha)源)極(ji)之(zhi)間是容性結構,柵(zha)(zha)(zha)極(ji)回(hui)路的(de)(de)寄生(sheng)電(dian)感(gan)又(you)是不可避免的(de)(de),如果沒有柵(zha)(zha)(zha)極(ji)電(dian)阻,那柵(zha)(zha)(zha)極(ji)回(hui)路在驅(qu)動器驅(qu)動脈沖的(de)(de)激勵下要(yao)產(chan)生(sheng)很強的(de)(de)振蕩,因此必須串(chuan)聯一個(ge)電(dian)阻加以迅(xun)速衰減。
2. 轉移驅動器的(de)功率損耗
電(dian)(dian)容電(dian)(dian)感都(dou)是無功元件,如果(guo)沒有柵極電(dian)(dian)阻,驅(qu)動功率(lv)就(jiu)將(jiang)絕(jue)大部分消耗(hao)在驅(qu)動器(qi)內部的輸出管上,使其(qi)溫度上升很多。
3. 調(diao)節功率(lv)開關器(qi)件(jian)的通(tong)斷速度
柵極電阻小,開(kai)關(guan)(guan)器件通斷快,開(kai)關(guan)(guan)損(sun)耗(hao)小;反之則(ze)慢,同時開(kai)關(guan)(guan)損(sun)耗(hao)大(da)。但驅動速(su)度(du)過快將(jiang)使(shi)開(kai)關(guan)(guan)器件的電壓和(he)電流變化(hua)率大(da)大(da)提高,從而(er)產生較大(da)的干(gan)擾(rao),嚴重(zhong)的將(jiang)使(shi)整個裝置無(wu)法工作,因此(ci)必須統籌兼(jian)顧。
柵極電阻功(gong)率的計(ji)算:
柵極(ji)電阻的(de)功(gong)率(lv)由(you)IGBT柵極驅動(dong)(dong)的功率(lv)(lv)決定,一(yi)般(ban)來說柵極電阻(zu)的總功率(lv)(lv)應至少是(shi)柵極驅動(dong)(dong)功率(lv)(lv)的2倍。
MOS柵極驅動功率P=FUQ,其(qi)中(zhong): F為工作頻率;
U為驅動輸出電壓的峰峰值;
Q為柵(zha)極(ji)電(dian)荷,可參(can)考IGBT模塊參數手(shou)冊。
R9并(bing)聯再MOS柵極(ji)和(he)源極(ji)之間,這個電阻一般取10-100K,防止在未接驅(qu)動引線的情況(kuang)下,或者受到靜電干擾(rao),偶(ou)然加高(gao)壓(ya),誤導通(tong)而燒毀MOS。
↑↑↑上圖紅框部分:
這里(li)就是RDC吸(xi)收部分了,MOS關(guan)斷后,即退(tui)磁(ci)期間,變壓器3腳(jiao)對地會(hui)產生(sheng)一個(ge)很高的電壓尖峰,這個(ge)電壓尖峰加(jia)在MOS管上(shang)如果超出MOS耐壓,則會燒壞(huai)MOS,二來,會(hui)產生很(hen)強的電磁(ci)干擾。一(yi)般電容取(qu)1-3.3nF,電阻取幾百K,二極(ji)管一般選(xuan)慢恢復(fu)的,下面跟大家分(fen)享一下我以(yi)前收藏的:“普通二極(ji)管與快恢復(fu)二極(ji)管的振(zhen)鈴吸收特性(xing)對比(bi)”
一、分別測(ce)量(liang)兩個電(dian)(dian)源的(de)(de)振鈴吸收電(dian)(dian)路中電(dian)(dian)容上(shang)的(de)(de)電(dian)(dian)壓(ya)波形
1 號電源(yuan)模塊(kuai)的振鈴吸收電路(lu)由(you)RS1M 快恢(hui)復二極管、1000v1000p 瓷片電容和200k 貼片電阻組(zu)成,下(xia)圖(tu)是1 號(hao)電(dian)源的(de)(de)振鈴吸(xi)收電(dian)路和示(shi)波(bo)器(qi)接入方(fang)法(示(shi)波(bo)器(qi)的(de)(de)地(di)線(xian)接整流濾波(bo)后的(de)(de)正極,探頭(tou)接吸(xi)收電(dian)路的(de)(de)中間;如果示(shi)波(bo)器(qi)的(de)(de)地(di)線(xian)接電(dian)源負極,則測得的(de)(de)電(dian)壓增加300 多V,測量精度(du)也下降不少)
測得電壓波形如下
場(chang)管截斷(duan)前(qian),電(dian)容上的電(dian)壓高于電(dian)源電(dian)壓約99v,當場管截斷時,振(zhen)鈴電壓會將1000pF 電容充電到約(yue)142v,也就是電容上(shang)的電壓上(shang)升約43v,但該(gai)電(dian)壓在波(bo)峰(feng)后的192ns 時間(jian)內下降約(yue)33v 到約109v,然后間歇期放電到約99v,迎接(jie)下(xia)一(yi)個振鈴波峰的(de)到來(lai)。電(dian)容上電(dian)壓快(kuai)(kuai)(kuai)速(su)下(xia)降的(de)原因(yin)肯定是快(kuai)(kuai)(kuai)速(su)放(fang)電(dian),而快(kuai)(kuai)(kuai)速(su)放(fang)電(dian)只能通過(guo)快(kuai)(kuai)(kuai)恢復二極管RS1M,也(ye)就是說,雖然是快恢復二極管,但也(ye)存在反(fan)應時間(查資料得RS1M 的最大恢復(fu)時間為0.5μs),在本次測量(liang)中,是(shi)在192ns 時(shi)間(jian)內,二極(ji)管PN 結(jie)內的載流子尚未消失,所以可以反(fan)向導電,將波峰時給電容充(chong)的電釋放約3/4,因為(wei)此時(shi)的釋放,初(chu)級是回路的一部分,此時(shi)初(chu)級回路加反向(xiang)電(dian)流,其(qi)感應是增大了次級正(zheng)向(xiang)電(dian)流,所以(yi)這3/4 是被電路回(hui)收利(li)用了(le)的,另(ling)外的1/4 在間歇期釋放,這(zhe)部分是損(sun)耗。這(zhe)個電源電路的工作頻率約63kHz,周期約16μs,振鈴脈(mo)沖占不到1μs,也就(jiu)是在約15μs 的時(shi)間(jian),1000pF電容放電約(yue)9.5v,在平均電(dian)壓約(yue)104v 下,200k 電(dian)阻可以將1000pF 電容放電104v/200k*15μs/1000pF=7.8v,實測是下(xia)降約(yue)10v,相差的約(yue)2v 可考慮為快恢復二極管的(de)結電容影響以及測(ce)量誤差(cha)。從這幾(ji)個數(shu)值也可以求出(chu)振鈴(ling)吸收電路中電阻消耗的(de)功率(lv),電阻上的(de)平(ping)均電壓為104v,消耗功率P=104*104/200000=0.054w,電容上另有(you)約0.012w 的功率通過PN 結電容釋放(fang),這部分主要在開關(guan)管上損(sun)耗。
2 號電源的振鈴吸收電路是普通整流二極管M7、1000v
1000p 瓷片電容(rong)和150k 貼(tie)片(pian)電阻組(zu)成,吸收(shou)電路電容上的電壓(ya)波形如(ru)下
2 號電(dian)(dian)(dian)源的(de)頻(pin)率約48kHz,周(zhou)期約21μs,可見由于(yu)周(zhou)期更長,電(dian)(dian)(dian)阻更小,電(dian)(dian)(dian)容上(shang)的(de)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)下降(jiang)(jiang)更多(duo),約15v,同(tong)時,由于(yu)第(di)一(yi)個振(zhen)鈴波(bo)峰(feng)過(guo)去后,振(zhen)鈴波(bo)谷時電(dian)(dian)(dian)容上(shang)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)下降(jiang)(jiang)較多(duo),出現了較為明顯的(de)第(di)二個振(zhen)鈴波(bo)峰(feng)。
二、拆除振鈴吸收電路的電阻
以前見(jian)過有的(de)電(dian)(dian)(dian)路(lu)上的(de)振(zhen)鈴吸(xi)收電(dian)(dian)(dian)路(lu)只有二極管和電(dian)(dian)(dian)容,也見(jian)過某廠家在(zai)網上宣稱他(ta)們(men)的(de)振(zhen)鈴吸(xi)收電(dian)(dian)(dian)路(lu)無損耗但沒公開電(dian)(dian)(dian)路(lu),懷(huai)疑是不是就是不用電(dian)(dian)(dian)阻,為了試(shi)試(shi)能(neng)不能(neng)完全依靠二極管恢復期間的(de)反向電(dian)(dian)(dian)流來對電(dian)(dian)(dian)容進行放電(dian)(dian)(dian),把(ba)電(dian)(dian)(dian)路(lu)中(zhong)的(de)電(dian)(dian)(dian)阻拆除測試(shi),發(fa)現電(dian)(dian)(dian)容的(de)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)被充(chong)得很高,幾乎沒有波(bo)動,而(er)IC 的(de)輸(shu)出端振(zhen)鈴電(dian)(dian)(dian)壓(ya)高達184v,波(bo)形如下
三、將振鈴吸收電(dian)路的電(dian)阻增大
將 1 號電源的200k 電阻換成510k,測得振(zhen)鈴吸(xi)收電(dian)路(lu)電(dian)容(rong)上的電(dian)壓波形如下,可(ke)見電(dian)容(rong)上的電(dian)壓提(ti)高(gao)不少(shao),振(zhen)鈴電(dian)壓也提(ti)高(gao)約6v,振鈴前后(hou)的電壓差也減小約4v,可見(jian)振鈴吸收電路的效果(guo)減小(xiao),損耗也(ye)減小(xiao)
將2 號(hao)電(dian)(dian)(dian)源的(de)150k 電(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)(zu)換(huan)成510k,振鈴(ling)吸收電(dian)(dian)(dian)路電(dian)(dian)(dian)容(rong)上的(de)電(dian)(dian)(dian)壓波(bo)形(xing)如下(xia)(xia)。換(huan)電(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)(zu)前(qian),振鈴(ling)脈(mo)沖(chong)最高電(dian)(dian)(dian)壓約112v,但(dan)捕(bu)捉到(dao)(dao)(dao)的(de)112v 脈(mo)沖(chong)極少(shao),捕(bu)捉到(dao)(dao)(dao)的(de)高值以111v 為主(zhu),換(huan)電(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)(zu)后(hou),振鈴(ling)脈(mo)沖(chong)最高電(dian)(dian)(dian)壓仍為112v,捕(bu)捉到(dao)(dao)(dao)的(de)112v 脈(mo)沖(chong)較多(duo),也就是說,把150k 電(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)(zu)換(huan)成510k 后(hou),振鈴(ling)電(dian)(dian)(dian)壓提高大(da)約1v,而振鈴(ling)前(qian)的(de)電(dian)(dian)(dian)壓由約68v(最低(di)67v)提高到(dao)(dao)(dao)了約76v,電(dian)(dian)(dian)壓差由約15v 下(xia)(xia)降到(dao)(dao)(dao)約6v。可(ke)見,適當增大(da)電(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)(zu)后(hou),振鈴(ling)波(bo)峰并沒有明(ming)顯(xian)上升,但(dan)損耗(hao)明(ming)顯(xian)下(xia)(xia)降。第二個振鈴(ling)波(bo)峰明(ming)顯(xian)減小,但(dan)仍明(ming)顯(xian),應(ying)該可(ke)以將電(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)(zu)再適當增大(da)。
四、更(geng)換1 號(hao)電源振鈴(ling)吸收電路的(de)二極管
將 1 號(hao)電(dian)(dian)源振(zhen)(zhen)鈴吸收(shou)電(dian)(dian)路的快恢復二極(ji)管RS1M 換成普通(tong)整流二極(ji)管1N4007(參數同M7),振(zhen)(zhen)鈴峰值約140v,比(bi)原(yuan)電(dian)(dian)路下(xia)降(jiang)近(jin)2v,振(zhen)(zhen)鈴前(qian)后的電(dian)(dian)壓差約5v,比(bi)原(yuan)來減(jian)少一半,也就是(shi)損(sun)耗(hao)下(xia)降(jiang)約一半。在平均電(dian)(dian)壓約99v 下(xia),510k電(dian)(dian)阻可以將1000pF 電(dian)(dian)容放電(dian)(dian)99v/510k*15
μ s/1000pF=2.9v, 消耗(hao)功率為(wei)99v*99v/510kΩ=0.019w,實測是(shi)下(xia)降(jiang)約5.2v,應(ying)該是(shi)二極(ji)管PN 結(jie)電(dian)(dian)容放電(dian)(dian)的結(jie)果,損(sun)耗(hao)約0.015w。
實際(ji)設(she)計(ji)中,電(dian)(dian)(dian)阻(zu)的(de)(de)選擇應使振鈴脈沖(chong)(chong)前后(hou)電(dian)(dian)(dian)容的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)盡量(liang)接(jie)近(jin)次級工(gong)作時開關管的(de)(de)漏極(ji)(或集電(dian)(dian)(dian)極(ji))電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya),若振鈴前的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)較低(di),則應增大電(dian)(dian)(dian)阻(zu)以減小(xiao)損耗,若電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)較高,應減小(xiao)電(dian)(dian)(dian)阻(zu)以降低(di)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya),降低(di)脈沖(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)。
五、小結(jie)
本(ben)次實驗(yan)可以得(de)到(dao)三(san)個結(jie)論:
1、振鈴吸(xi)收電路是不能省略(lve)電阻的;
2、普(pu)通整流二極(ji)管(guan)用于(yu)振鈴吸收(shou)電(dian)路(lu)效果比(bi)快恢復(fu)二極(ji)管(guan)好;
3、適當增大振鈴(ling)(ling)吸(xi)收(shou)電路的電阻可以(yi)在不明顯影響振鈴(ling)(ling)吸(xi)收(shou)的前(qian)提下(xia)減(jian)小損(sun)耗。