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探秘正激有源鉗位

正激有源鉗位電路拓撲,目前在國內通信行業的50W-600W模塊電源中應用非常多,目前在高功率密度模塊電源中年,同步整流技術成了必須的選擇,而正激有源鉗位其主要的性能優勢在于為繞組自驅的同步整流提供了非常理想的驅動波形,繞組自驅動同步整流電路簡單、器件少、為設計者節約了布板空間和產品成本,因此被主流的模塊電源廠家普遍接受應用。

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lishaobin
LV.4
2
2013-08-01 14:01

正激有源鉗位的種類和選擇:

    鉗位管上鉗位拓撲和鉗位管下鉗位拓撲,圖片在書中有,上鉗位電路采用N MOS管,下鉗位電路采用PMOS管,那么在實際的設計中我們如何選擇呢?

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lishaobin
LV.4
3
2013-08-01 14:03
@lishaobin
正激有源鉗位的種類和選擇:   鉗位管上鉗位拓撲和鉗位管下鉗位拓撲,圖片在書中有,上鉗位電路采用NMOS管,下鉗位電路采用PMOS管,那么在實際的設計中我們如何選擇呢?
我們看上鉗位MOS管和變壓繞并聯,和開關管串聯,而下鉗位管是和開關管并聯,和變壓器繞組串聯,繞組電壓要低于開關電壓,所以在實際設計中高壓的PMOS管不容易找,根據這個特點,在高輸入電壓中如200V以上的設計中我們要考慮使用上鉗位,但是上鉗位因為MOS管的S腳是接在浮動點上,所以驅動電路必須設計成隔離驅動,這個驅動增加了成本和電路復雜,所以在低壓的模塊電源應用中,大多數都是采用PMOS管下鉗位電路,因為其PMOS管電壓不高,而且驅動電路簡單。
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lishaobin
LV.4
4
2013-08-01 14:10
@lishaobin
我們看上鉗位MOS管和變壓繞并聯,和開關管串聯,而下鉗位管是和開關管并聯,和變壓器繞組串聯,繞組電壓要低于開關電壓,所以在實際設計中高壓的PMOS管不容易找,根據這個特點,在高輸入電壓中如200V以上的設計中我們要考慮使用上鉗位,但是上鉗位因為MOS管的S腳是接在浮動點上,所以驅動電路必須設計成隔離驅動,這個驅動增加了成本和電路復雜,所以在低壓的模塊電源應用中,大多數都是采用PMOS管下鉗位電路,因為其PMOS管電壓不高,而且驅動電路簡單。

正激有源鉗位的原理和誤區
正激有源鉗位的原理在百度文庫里已有很多了,這里本人不在做重復的文字搬運苦力了,大家可以自己搜索一下,我想在這里說說其它文獻里沒有提到的幾點。

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2013-08-01 15:11
mark
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10227
LV.7
6
2013-08-01 15:15
@lishaobin
正激有源鉗位的原理和誤區正激有源鉗位的原理在百度文庫里已有很多了,這里本人不在做重復的文字搬運苦力了,大家可以自己搜索一下,我想在這里說說其它文獻里沒有提到的幾點。

迫不及待想聽.

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lishaobin
LV.4
7
2013-08-01 15:52
@edie87@163.com
mark
開關管的VDS電壓沒有諧振到零,我見過的成品中幾乎所有的開關管的VDS電壓都沒有諧振到零,而在很多的文獻里都分析該拓撲結構可以實現ZVS,就是開關管的零電壓關斷,原因在哪呢?
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lishaobin
LV.4
8
2013-08-01 16:05
@lishaobin
開關管的VDS電壓沒有諧振到零,[圖片]我見過的成品中幾乎所有的開關管的VDS電壓都沒有諧振到零,而在很多的文獻里都分析該拓撲結構可以實現ZVS,就是開關管的零電壓關斷,原因在哪呢?
鉗位管被關斷后,開關管還沒有導通的死區時間里,反向流動的諧振電流被鉗位開關強制關斷,而根據電感電流慣性作用,需要繼續向電感流動,這時將抽取存儲在開關管結電容里的能量,而結電容要遠遠小于鉗位電容,存儲的能量也非常小,所以結電容的電壓迅速下降,也就是開關管的VDS電壓迅速下降。
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lishaobin
LV.4
9
2013-08-01 16:08
@lishaobin
鉗位管被關斷后,開關管還沒有導通的死區時間里,反向流動的諧振電流被鉗位開關強制關斷,而根據電感電流慣性作用,需要繼續向電感流動,這時將抽取存儲在開關管結電容里的能量,而結電容要遠遠小于鉗位電容,存儲的能量也非常小,所以結電容的電壓迅速下降,也就是開關管的VDS電壓迅速下降。

更過精彩內容請到博客區http://blog.dianyuan.com/article/766822

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lishaobin
LV.4
10
2013-08-02 11:45
@lishaobin
鉗位管被關斷后,開關管還沒有導通的死區時間里,反向流動的諧振電流被鉗位開關強制關斷,而根據電感電流慣性作用,需要繼續向電感流動,這時將抽取存儲在開關管結電容里的能量,而結電容要遠遠小于鉗位電容,存儲的能量也非常小,所以結電容的電壓迅速下降,也就是開關管的VDS電壓迅速下降。
在理想狀態下可以理解下降到零,但實際情況是,當VDS電壓下降到Vin電壓時,也就原邊繞組電壓下降到0V后,如果繼續下降將造成原邊繞組的電壓變成上正下負的電壓,這個電壓被折算到副邊,將導致副邊的整流管導.
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2013-08-02 15:44
@lishaobin
在理想狀態下可以理解下降到零,但實際情況是,當VDS電壓下降到Vin電壓時,也就原邊繞組電壓下降到0V后,如果繼續下降將造成原邊繞組的電壓變成上正下負的電壓,這個電壓被折算到副邊,將導致副邊的整流管導.

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lishaobin
LV.4
12
2013-08-02 17:15
@lishaobin
在理想狀態下可以理解下降到零,但實際情況是,當VDS電壓下降到Vin電壓時,也就原邊繞組電壓下降到0V后,如果繼續下降將造成原邊繞組的電壓變成上正下負的電壓,這個電壓被折算到副邊,將導致副邊的整流管導.
副邊繞組傳輸能量。這個過程將產生一個上正下負的電流,而我們的諧振電流確是一個下負上 正的電流,這個兩個反向的電流將互相制衡,使得VDS電壓維持在一個動態平衡的作用上。這個原理在10年的時候也請教了張博士,并得到了驗證。
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zhenhong07
LV.2
13
2013-08-04 21:55
@lishaobin
副邊繞組傳輸能量。這個過程將產生一個上正下負的電流,而我們的諧振電流確是一個下負上 正的電流,這個兩個反向的電流將互相制衡,使得VDS電壓維持在一個動態平衡的作用上。這個原理在10年的時候也請教了張博士,并得到了驗證。

要諧振到零點,對原邊勵磁電流有要求,因此有些時候,ZVS并不合算,VVS才是理想的最優化,

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mko145
LV.8
14
2013-08-05 07:59
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lishaobin
LV.4
15
2013-08-05 13:23
@lishaobin
在理想狀態下可以理解下降到零,但實際情況是,當VDS電壓下降到Vin電壓時,也就原邊繞組電壓下降到0V后,如果繼續下降將造成原邊繞組的電壓變成上正下負的電壓,這個電壓被折算到副邊,將導致副邊的整流管導.

 正激有源鉗位的開關實現ZVS不是不可能產生,而是需要很大的勵磁電流,勵磁電流遠大于副邊折算過來的電流,這樣就要求變壓器的原邊勵磁電感值非常小,這樣把△I和△B變得很大,在產品中做不到。

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lishaobin
LV.4
16
2013-08-09 10:36
@lishaobin
 正激有源鉗位的開關實現ZVS不是不可能產生,而是需要很大的勵磁電流,勵磁電流遠大于副邊折算過來的電流,這樣就要求變壓器的原邊勵磁電感值非常小,這樣把△I和△B變得很大,在產品中做不到。
在分析有源鉗位電路拓撲的時候,要不斷和諧振正激進行比較,才能更深刻的理解它,例如:為什么諧振正激的諧振電容那么小而正激有源鉗位的諧振電容需要大?
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lishaobin
LV.4
17
2013-09-13 16:40
@lishaobin
在分析有源鉗位電路拓撲的時候,要不斷和諧振正激進行比較,才能更深刻的理解它,例如:為什么諧振正激的諧振電容那么小而正激有源鉗位的諧振電容需要大?
同樣都是起去磁的作用,諧振正激的諧振電容是沒有開關控制的,存儲的能量幾乎全部要通過開關管釋放掉,所以如果取值太大就大大的增加了開關管導通的峰值電流,增加了開管損耗和導通損耗.
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lishaobin
LV.4
18
2013-09-13 16:40
@mko145
[圖片]
嚴重的還回損害開關管。而有源鉗位的電容則可以加大,因為在開關管的導通前,鉗位管就被關斷了,所以鉗位電容的能量沒有向開關管釋放,所以也就沒有增加開關的任何損耗,鉗位電容的選擇一般都在諧振正激諧振電容的100倍以上,主要的目的是為了讓開關管VDS波形/繞組波形更加平;
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lishaobin
LV.4
19
2013-09-16 08:57
@lishaobin
嚴重的還回損害開關管。而有源鉗位的電容則可以加大,因為在開關管的導通前,鉗位管就被關斷了,所以鉗位電容的能量沒有向開關管釋放,所以也就沒有增加開關的任何損耗,鉗位電容的選擇一般都在諧振正激諧振電容的100倍以上,主要的目的是為了讓開關管VDS波形/繞組波形更加平;
嚴重的還會損害開關管。而有源鉗位的電容則可以加大,因為在開關管的導通前,鉗位管就被關斷了,所以鉗位電容的能量沒有向開關管釋放,所以也就沒有增加開關的任何損耗,
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2013-09-16 09:14

做一下記號。。。

樓主的經驗非常值得參考。。。。。

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lishaobin
LV.4
21
2013-09-17 16:32
@dxsmail
做一下記號。。。樓主的經驗非常值得參考。。。。。
謝謝,大家多多交流。
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lishaobin
LV.4
22
2013-09-17 16:34
@lishaobin
謝謝,大家多多交流。
鉗位電容的選擇一般都在諧振正激諧振電容的100倍以上,主要的目的是為了讓開關管VDS波形/繞組波形更加平;
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lishaobin
LV.4
23
2013-09-18 08:56
@lishaobin
謝謝,大家多多交流。
為什么諧振正激開關管VDS電壓波形是曲線上升的,而諧振正激的電壓波形確是陡峭上升的?
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lishaobin
LV.4
24
2013-09-18 08:58
@lishaobin
謝謝,大家多多交流。

大家頂一下,不然沒動力了。

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10227
LV.7
25
2013-09-18 09:03
@lishaobin
大家頂一下,不然沒動力了。[圖片]
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jianyedin
LV.9
26
2013-09-18 09:14
@lishaobin
大家頂一下,不然沒動力了。[圖片]
總結的很好,
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lishaobin
LV.4
27
2013-09-18 09:48
@lishaobin
謝謝,大家多多交流。
因為在穩態工作的時候,正激有源鉗位的鉗位電容的容量大,在諧振管關斷后只有一小部分的能量在和勵磁電感諧振,對鉗位電容電壓沒有什么影響,所以下個周期開關管關斷后,勵磁電流只需要給開關管的結電容充電,結電容非常小,所以電壓上升的斜率非常快,就變成陡峭的上升沿波形了。
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lishaobin
LV.4
28
2013-09-22 15:08
@lishaobin
因為在穩態工作的時候,正激有源鉗位的鉗位電容的容量大,在諧振管關斷后只有一小部分的能量在和勵磁電感諧振,對鉗位電容電壓沒有什么影響,所以下個周期開關管關斷后,勵磁電流只需要給開關管的結電容充電,結電容非常小,所以電壓上升的斜率非常快,就變成陡峭的上升沿波形了。
諧振管關斷后,開關管還沒有開通的這個死區時間段里,由于諧振電容的能量不能釋放了,開關管結電容和勵磁電感諧振,勵磁電流將抽取結電容里的能量,
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2013-10-13 21:54

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