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【討論】用變壓器做驅動的一些問題

  

                          用變壓器做驅動的一些問題

    用變壓器做驅動(一般用于大功率全橋開關電源或雙管正激開關電源等等),大家一般都認為在硬件上比較簡單,但頭痛的是,波形比較難把握,也就是通過變壓器,出來的波形失真很大;當然,加一些東西,如有源鉗位等,波形好了,但電路也就不簡單了。也許是擋不住的誘惑,我花了一點時間做了些實驗,現將遇到的問題提出來,請各位大俠暢所欲言。

    我之前用過用EE20-EE22磁芯繞,變比1:1,一般是初級次級都繞30T左右,但波形不理想。我查了很多資料,發現,驅動變壓器其實一般是工作在正激模式下,這就要求電感量盡可能大些,有利改善傳輸,所以,這次用了一個直徑約20MM的高導磁環,初級都繞25圈,次級30T,電感量達到8-10mH,漏感很小,只有1.8uH,輸入端直接接到3525的11腳或14腳,發現波形比以前有很大的改善,詳見下圖:

 

 

 

上升下降時間,在空載時都在35-40nS左右。

 

空載下降時間27.6nS

 

接上7A800V小功率MOS管和40A IGBT管時的情況如下:

 

 

 

 

 

 

全部回復(102)
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2011-03-01 14:52

現在的問題有二個:

一、以我上面的電路,從示波器上看,出來的電壓是14Vpp,也就是正7V,負7V,那么我們怎樣來理解這一對電壓,如看成MOS管開通時+7V,關斷時-7V,我想,就有一個問題了,因為+7V時對MOS管來講,導通是不可靠的。

二、電路中有二個用于限壓的穩壓管,按理說,變壓器次級出來的電壓峰值在14以上,用二個12V的穩壓管,就可以鉗位在12.7V,很多圖上都是用12V或15V的,但我實際試的結果是,用12V或15V根本沒有限壓效果,現在我用了6.2V+6.2V,才鉗位到14Vpp,這也是一個難解之迷。

    如上問題,請各位高手指教。

 

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2011-03-01 15:57

大范圍占空比變化,另外>50%以上有問題嗎?

請老壽先生將那個磁環拍出來看看。

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2011-03-01 16:39
@lizlk
大范圍占空比變化,另外>50%以上有問題嗎?請老壽先生將那個磁環拍出來看看。

 

師傅,就是這個。

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2011-03-01 16:40
@蕭山老壽
現在的問題有二個:一、以我上面的電路,從示波器上看,出來的電壓是14Vpp,也就是正7V,負7V,那么我們怎樣來理解這一對電壓,如看成MOS管開通時+7V,關斷時-7V,我想,就有一個問題了,因為+7V時對MOS管來講,導通是不可靠的。二、電路中有二個用于限壓的穩壓管,按理說,變壓器次級出來的電壓峰值在14以上,用二個12V的穩壓管,就可以鉗位在12.7V,很多圖上都是用12V或15V的,但我實際試的結果是,用12V或15V根本沒有限壓效果,現在我用了6.2V+6.2V,才鉗位到14Vpp,這也是一個難解之迷。   如上問題,請各位高手指教。 

 老師我是新手沒什么技術,發幾個圖看看對你有沒有幫助。這個就是用3個EC42全橋能輸出3-5KW工作頻率100KHZ的推動變壓器和外為電路。是ZX7逆變焊機的推動變壓器。

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2011-03-01 16:44
@神舟八號
[圖片] 老師我是新手沒什么技術,發幾個圖看看對你有沒有幫助。這個就是用3個EC42全橋能輸出3-5KW工作頻率100KHZ的推動變壓器和外為電路。是ZX7逆變焊機的推動變壓器。
            
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2011-03-01 17:15
@神舟八號
[圖片] [圖片] [圖片] [圖片] [圖片] [圖片] [圖片] [圖片] [圖片] [圖片] [圖片] [圖片] 
這 個是3525加8050-8550-IRFZ24N-IRF9Z24N用24V供電推這個推動變壓器
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2011-03-01 17:50
@蕭山老壽
[圖片] 師傅,就是這個。

看到了,好像是黑色的磁環呢,這個磁環有蠻大的啊。印象中,好像高導磁環是綠色的環啊,就像樓上那位兄弟的顏色一樣,在開關電源的共模電感上用的多。

 

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2011-03-01 17:55
@神舟八號
[圖片] 老師我是新手沒什么技術,發幾個圖看看對你有沒有幫助。這個就是用3個EC42全橋能輸出3-5KW工作頻率100KHZ的推動變壓器和外為電路。是ZX7逆變焊機的推動變壓器。
這個板子搞的不錯嘛!
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袁文亮
LV.3
10
2011-03-01 18:24
老壽老師,我前兩天用磁環做了個逆變,但是波形很不好,整個磁環我沒有繞滿,也沒繞均勻。磁環怎么繞好些
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2011-03-01 19:55
@lizlk
看到了,好像是黑色的磁環呢,這個磁環有蠻大的啊。印象中,好像高導磁環是綠色的環啊,就像樓上那位兄弟的顏色一樣,在開關電源的共模電感上用的多。 

我的磁環也是綠色的,你看我照片中的黑色,是膠線的顏色。

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2011-03-01 22:47
@蕭山老壽
現在的問題有二個:一、以我上面的電路,從示波器上看,出來的電壓是14Vpp,也就是正7V,負7V,那么我們怎樣來理解這一對電壓,如看成MOS管開通時+7V,關斷時-7V,我想,就有一個問題了,因為+7V時對MOS管來講,導通是不可靠的。二、電路中有二個用于限壓的穩壓管,按理說,變壓器次級出來的電壓峰值在14以上,用二個12V的穩壓管,就可以鉗位在12.7V,很多圖上都是用12V或15V的,但我實際試的結果是,用12V或15V根本沒有限壓效果,現在我用了6.2V+6.2V,才鉗位到14Vpp,這也是一個難解之迷。   如上問題,請各位高手指教。 
波形很好!要想提高輸出電壓可以增加次級匝數或者是取消負壓。
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2011-03-02 08:03
@蕭山老壽
我的磁環也是綠色的,你看我照片中的黑色,是膠線的顏色。
原來如此啊。這個磁環是多大的呢?
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2011-03-02 12:16
@神舟八號
這個是3525加8050-8550-IRFZ24N-IRF9Z24N用24V供電推這個推動變壓器
神舟兄,看來你對焊機比較熟悉,我想,能不能買臺焊機改成大功率直流電源?
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2011-03-02 12:16
@xzszrs
波形很好!要想提高輸出電壓可以增加次級匝數或者是取消負壓。

鐘工言之有理,我增加次級試試看。

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心中有冰
LV.11
16
2011-03-02 15:57
@xzszrs
波形很好!要想提高輸出電壓可以增加次級匝數或者是取消負壓。
取笑負壓是將鉗位穩壓管穩壓值降低來實現嗎?
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2011-03-02 21:37
@蕭山老壽
神舟兄,看來你對焊機比較熟悉,我想,能不能買臺焊機改成大功率直流電源?
焊機是穩流限壓,改成穩壓的深度閉環不知道行不行啊
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urmif
LV.3
18
2011-03-03 01:45
@蕭山老壽
現在的問題有二個:一、以我上面的電路,從示波器上看,出來的電壓是14Vpp,也就是正7V,負7V,那么我們怎樣來理解這一對電壓,如看成MOS管開通時+7V,關斷時-7V,我想,就有一個問題了,因為+7V時對MOS管來講,導通是不可靠的。二、電路中有二個用于限壓的穩壓管,按理說,變壓器次級出來的電壓峰值在14以上,用二個12V的穩壓管,就可以鉗位在12.7V,很多圖上都是用12V或15V的,但我實際試的結果是,用12V或15V根本沒有限壓效果,現在我用了6.2V+6.2V,才鉗位到14Vpp,這也是一個難解之迷。   如上問題,請各位高手指教。 

如果3525的供電電壓是12V,驅動信號經電容后,也將是峰峰值為12V后的方波,經25:30的變壓器,次級電壓也不會升高太多,驅動電壓確實只有7V,12V的穩壓管應該沒有什么穩壓效果。個人感覺應該增加次級的匝數。

另外,變壓器驅動,占空比大時,零電壓點發生偏移,次級驅動電壓幅值可能會不夠。

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黃積清
LV.3
19
2011-03-03 19:33
@蕭山老壽
[圖片] 師傅,就是這個。
學習了
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2011-03-03 23:40

哈哈...老壽老師,不知您是否還記得我,我們500年前是一家人。

我覺的這個電路設計是有點問題的.....去掉D2  C2、D5 C3 輸出就會被箝位在7V左右了,或者在原電路中(D2 R2 C2與D5 C3 R4后)再另加串入一個電阻也行。

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2011-03-04 09:32
@袁文亮
老壽老師,我前兩天用磁環做了個逆變,但是波形很不好,整個磁環我沒有繞滿,也沒繞均勻。磁環怎么繞好些
磁環繞線,一般情況下盡可均勻分布,這樣漏感最小。
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2011-03-04 11:26
@晶熔鐵
哈哈...老壽老師,不知您是否還記得我,我們500年前是一家人。我覺的這個電路設計是有點問題的.....去掉D2 C2、D5C3輸出就會被箝位在7V左右了,或者在原電路中(D2R2C2與D5C3R4后)再另加串入一個電阻也行。

哈,原來是壽工大駕光臨,萬幸萬幸!!

是的啊,變壓器做驅動,還有很多問題困惑著我。依壽工的意思,是不是如下圖,再加一個電阻? D2 C2我是加速用的,我發現加了這二個元件后,升降速度有大幅度提升。

 

不過,我在很多雙管正激電路中,都看到用變壓器的驅動電路,十分簡單,就如下圖,而且變壓器都是1:1的(在12-15V驅動中),現在我的疑惑是:如果驅動是12V,因為沒有直流鉗位電路,通過變壓器后,就變成了正負6V,請問,這樣還能驅動MOS管嗎?

 

 

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2011-03-04 15:29
@蕭山老壽
哈,原來是壽工大駕光臨,萬幸萬幸!!是的啊,變壓器做驅動,還有很多問題困惑著我。依壽工的意思,是不是如下圖,再加一個電阻?D2C2我是加速用的,我發現加了這二個元件后,升降速度有大幅度提升。[圖片] 不過,我在很多雙管正激電路中,都看到用變壓器的驅動電路,十分簡單,就如下圖,而且變壓器都是1:1的(在12-15V驅動中),現在我的疑惑是:如果驅動是12V,因為沒有直流鉗位電路,通過變壓器后,就變成了正負6V,請問,這樣還能驅動MOS管嗎?[圖片]  
壽工,D2 C2一定要用的,不然的話,關機有可能炸IGBT啊。因為C2的作用。。。。。
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2011-03-06 00:37
@蕭山老壽
哈,原來是壽工大駕光臨,萬幸萬幸!!是的啊,變壓器做驅動,還有很多問題困惑著我。依壽工的意思,是不是如下圖,再加一個電阻?D2C2我是加速用的,我發現加了這二個元件后,升降速度有大幅度提升。[圖片] 不過,我在很多雙管正激電路中,都看到用變壓器的驅動電路,十分簡單,就如下圖,而且變壓器都是1:1的(在12-15V驅動中),現在我的疑惑是:如果驅動是12V,因為沒有直流鉗位電路,通過變壓器后,就變成了正負6V,請問,這樣還能驅動MOS管嗎?[圖片]  

老壽老師太客氣了,哈哈...

我認為需要串入電阻的原因是:由于有兩個“背靠背”穩壓管的箝位作用,如按原圖,

則沒有了電阻的限流作用,當變壓器輸出電壓高于穩壓管的箝位電壓時,就會有兩個

不利作用:1. 如前級輸出電流較大,就可能會損壞穩壓管;2. 箝位后的能量會損耗在

SG3525的輸出內阻上,對SG3525也不利。

其實不同的頻率、不同的拓撲、不同時代(性能)的MOS管或IGBT,對柵極驅動波型的要求是不同的。

在一些高性能的電源設計中,D S或D E之間的 RC或RCD補償吸收參數與柵極驅動參數都是相互關聯的。

一般要求是適當地慢開快關,+15V開通,-5V~-10V關斷時抗干擾性較好。

而正負6V驅動肯定是不行的了。

隨著占空比的變化,正負值的大小也會變化,最小占空比時正電壓最高,負電壓最低;

最大占空比時正電壓會變得很低,而負電壓最大,這樣是沒法正常驅動MOS管的。

 

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2011-03-06 22:39
@lizlk
壽工,D2C2一定要用的,不然的話,關機有可能炸IGBT啊。因為C2的作用。。。。。
我理解你的意思,呵呵。
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2011-03-07 08:13
@晶熔鐵
老壽老師太客氣了,哈哈...我認為需要串入電阻的原因是:由于有兩個“背靠背”穩壓管的箝位作用,如按原圖,則沒有了電阻的限流作用,當變壓器輸出電壓高于穩壓管的箝位電壓時,就會有兩個不利作用:1.如前級輸出電流較大,就可能會損壞穩壓管;2.箝位后的能量會損耗在SG3525的輸出內阻上,對SG3525也不利。其實不同的頻率、不同的拓撲、不同時代(性能)的MOS管或IGBT,對柵極驅動波型的要求是不同的。在一些高性能的電源設計中,DS或DE之間的 RC或RCD補償吸收參數與柵極驅動參數都是相互關聯的。一般要求是適當地慢開快關,+15V開通,-5V~-10V關斷時抗干擾性較好。而正負6V驅動肯定是不行的了。隨著占空比的變化,正負值的大小也會變化,最小占空比時正電壓最高,負電壓最低;最大占空比時正電壓會變得很低,而負電壓最大,這樣是沒法正常驅動MOS管的。 
的確是這樣,我以前試驗過這種東西,最后決定放棄了,因為從5%-95%的占空比,用變壓器驅動很麻煩,就是出現您上面說的那種問題,要解決起來還是比較麻煩,最終不了了之,呵呵。
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2011-03-08 11:58
@lizlk
的確是這樣,我以前試驗過這種東西,最后決定放棄了,因為從5%-95%的占空比,用變壓器驅動很麻煩,就是出現您上面說的那種問題,要解決起來還是比較麻煩,最終不了了之,呵呵。

如果是在LLC串聯諧振中使用的話 是不是就有優勢了

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2011-03-08 19:50
@lizlk
的確是這樣,我以前試驗過這種東西,最后決定放棄了,因為從5%-95%的占空比,用變壓器驅動很麻煩,就是出現您上面說的那種問題,要解決起來還是比較麻煩,最終不了了之,呵呵。

放棄就可惜了啊!

如用于推挽或全橋,前面 神舟八號 兄弟的方案就很合適啊!可解決隔離電容

電荷平衡與變壓器伏秒平衡引起的占空比導致驅動波形正負浮動變化的問題。

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2011-03-09 08:03
@晶熔鐵
放棄就可惜了啊!如用于推挽或全橋,前面神舟八號兄弟的方案就很合適啊!可解決隔離電容電荷平衡與變壓器伏秒平衡引起的占空比導致驅動波形正負浮動變化的問題。

呵呵,最終放棄了,沒有辦法啊,解決了占空比的問題之后,隨之而來的關機問題,關機之后,驅動波形在幾個周期之后,由于電容的作用,輸出在5-6V的電壓并且維持了上100MS,MOS那個時候絕對會掛啊。

等下我傳個波形上來看看。

神州八號老兄的那個可以在特定的范圍能可以的,因為做焊機上那樣可以。

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spt77
LV.5
30
2011-03-09 22:03
@蕭山老壽
現在的問題有二個:一、以我上面的電路,從示波器上看,出來的電壓是14Vpp,也就是正7V,負7V,那么我們怎樣來理解這一對電壓,如看成MOS管開通時+7V,關斷時-7V,我想,就有一個問題了,因為+7V時對MOS管來講,導通是不可靠的。二、電路中有二個用于限壓的穩壓管,按理說,變壓器次級出來的電壓峰值在14以上,用二個12V的穩壓管,就可以鉗位在12.7V,很多圖上都是用12V或15V的,但我實際試的結果是,用12V或15V根本沒有限壓效果,現在我用了6.2V+6.2V,才鉗位到14Vpp,這也是一個難解之迷。   如上問題,請各位高手指教。 

樓主在 問題二上 犯了低級錯誤了,把Vpp(峰-峰電壓)和Vp(峰值電壓)概念搞混了,Vpp=2*Vp(峰值電壓)!用12V+12V穩壓管得到的是24Vpp電壓或者說是12Vp,而不是12Vpp!

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spt77
LV.5
31
2011-03-09 22:05
@lizlk
呵呵,最終放棄了,沒有辦法啊,解決了占空比的問題之后,隨之而來的關機問題,關機之后,驅動波形在幾個周期之后,由于電容的作用,輸出在5-6V的電壓并且維持了上100MS,MOS那個時候絕對會掛啊。等下我傳個波形上來看看。神州八號老兄的那個可以在特定的范圍能可以的,因為做焊機上那樣可以。

樓主在 問題二上 犯了低級錯誤了,把Vpp(峰-峰電壓)和Vp(峰值電壓)概念搞混了,Vpp=2*Vp(峰值電壓)!用12V+12V穩壓管得到的是24Vpp電壓或者說是12Vp,而不是12Vpp!

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