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【討論】電流型控制反激電路的全電壓下的過流點

   對于沒有線電壓補償的電流型PWM芯片控制的反激電路,如果單純依靠SENSE電阻感應的峰值電流是否達到OCP的閥值來實現OCP,會發現高低壓下的過流點有較大的區別,而且低壓的過流點低于高壓的過流點,這樣就無法保證全電壓下的恒定的OCP.大家來討論討論為什么會出現這種情況?
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2011-04-04 20:29
那當然了,低壓的時候為了滿足次級輸出功率需要的初級電流大,如果限制了峰值電流那就限制了次級的輸出功率.所以次級電流的保護點就低.高壓的時候需要的初級電流小.所以初級峰值電流小,次級輸出電流更大的時候才會使初級電流峰值達到保護點.一些質量很次的充電器都是這樣工作的.解決的辦法就是從次級控制電流上想辦法,采集輸出電流.
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luoshen
LV.6
3
2011-04-04 20:53
@起個名字真難
那當然了,低壓的時候為了滿足次級輸出功率需要的初級電流大,如果限制了峰值電流那就限制了次級的輸出功率.所以次級電流的保護點就低.高壓的時候需要的初級電流小.所以初級峰值電流小,次級輸出電流更大的時候才會使初級電流峰值達到保護點.一些質量很次的充電器都是這樣工作的.解決的辦法就是從次級控制電流上想辦法,采集輸出電流.
  這個解釋好像不是很解釋通?P0=L*Ipeak2*f/2,對于同樣的負載,峰值電流應該是一樣的。
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LV.1
4
2011-04-04 21:02
@luoshen
 這個解釋好像不是很解釋通?P0=L*Ipeak2*f/2,對于同樣的負載,峰值電流應該是一樣的。

這個是純DCM的情況,如果是CCM,你發現會差別不少

另外,你是平均采樣還是峰值采樣是有區別的,實際中,大多為平均采樣,如果精確控制過流點的話

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luoshen
LV.6
5
2011-04-04 21:19
@
這個是純DCM的情況,如果是CCM,你發現會差別不少另外,你是平均采樣還是峰值采樣是有區別的,實際中,大多為平均采樣,如果精確控制過流點的話
  我使用的是R7731,是峰值電流模式。
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luoshen
LV.6
6
2011-04-04 21:22
@luoshen
 我使用的是R7731,是峰值電流模式。
  剛才誤解了您的意思。峰值電流模式下的平均采樣對于高低壓會造成高低壓峰值電流的變化??
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luoshen
LV.6
7
2011-04-04 21:31
@luoshen
 剛才誤解了您的意思。峰值電流模式下的平均采樣對于高低壓會造成高低壓峰值電流的變化??

 

在峰值電流模式下,在同樣的負載下,Ve0應該是一樣的,在高低壓下的區別應該只是占空比,而不應該是峰值電流,這個邏輯是對的嗎?

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2011-04-04 21:47
@luoshen
[圖片] 在峰值電流模式下,在同樣的負載下,Ve0應該是一樣的,在高低壓下的區別應該只是占空比,而不應該是峰值電流,這個邏輯是對的嗎?
 在DCM下確實這樣,峰值電流不隨負載大小改變.在CCM下,假如輸入電壓減小,那么占空比增大,次級二極管導通時間變短,輸出相同功率時次級電流會增大,這時初級電流也會增大,峰值增大.看上圖,是不是這樣的.
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luoshen
LV.6
9
2011-04-04 22:18
@起個名字真難
[圖片] 在DCM下確實這樣,峰值電流不隨負載大小改變.在CCM下,假如輸入電壓減小,那么占空比增大,次級二極管導通時間變短,輸出相同功率時次級電流會增大,這時初級電流也會增大,峰值增大.看上圖,是不是這樣的.

 

應該這樣才能實現峰值電流模式啊?在《開關電源設計》中的電流模式介紹時也是采用這樣的圖形來進行說明的

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tornadojie
LV.5
10
2011-04-04 23:42
@luoshen
[圖片] 應該這樣才能實現峰值電流模式啊?在《開關電源設計》中的電流模式介紹時也是采用這樣的圖形來進行說明的

我其實也存在不少疑惑,期待高手解答,繼續啃書去。

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luoshen
LV.6
11
2011-04-05 00:00
@tornadojie
我其實也存在不少疑惑,期待高手解答,繼續啃書去。

"初級的話當然是差別大,這個就不用解釋了。"

我就像知道為什么?這個能解釋下嗎?

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2011-04-05 10:43
@luoshen
"初級的話當然是差別大,這個就不用解釋了。"我就像知道為什么?這個能解釋下嗎?

這個確實不是想當然的,我也沒考慮好,不過我按下面的公式做了推算.設CCM模式,初級電流梯形為Ip2和Ip1,則有以下三個公式:(Ip2-Ip1)=(Vin*Ton)/L.(Ip2+Ip1)=(2*Po*T)/(Vin*Ton).

Vin*Ton=Vo*n*(1-Ton).前面兩個式子相加可得到Ip2(初級峰值電流)與Vin和Ton的關系,把第三個式子結合,可得到Ip2與Vin的關系.代入實際值驗證倒是方便,但是普遍關系不好算.希望有弄明白的把最終關系貼在這里.
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luoshen
LV.6
13
2011-04-05 16:41
@起個名字真難
這個確實不是想當然的,我也沒考慮好,不過我按下面的公式做了推算.設CCM模式,初級電流梯形為Ip2和Ip1,則有以下三個公式:(Ip2-Ip1)=(Vin*Ton)/L.(Ip2+Ip1)=(2*Po*T)/(Vin*Ton).Vin*Ton=Vo*n*(1-Ton).前面兩個式子相加可得到Ip2(初級峰值電流)與Vin和Ton的關系,把第三個式子結合,可得到Ip2與Vin的關系.代入實際值驗證倒是方便,但是普遍關系不好算.希望有弄明白的把最終關系貼在這里.
  呵呵,我也覺得這個問題有值得思考的地方。你給的思路我也好好推敲一下,希望明天大家上班后有更多人會參與到這個話題中。
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tornadojie
LV.5
14
2011-04-05 23:07
@luoshen
 呵呵,我也覺得這個問題有值得思考的地方。你給的思路我也好好推敲一下,希望明天大家上班后有更多人會參與到這個話題中。

 

如圖所示

 

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2011-04-06 08:15
@tornadojie
[圖片] 如圖所示 
這個圖和我畫的一樣的,我想在公式上證明,可是列出幾個式子來以后發現初級峰值電流不是和輸入電壓成簡單的反比關系,而是需要求導,我就放棄了
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luoshen
LV.6
16
2011-04-06 11:07
@tornadojie
[圖片] 如圖所示 

Buck-Boost的分析能完全代替Flyback的分析嗎?而且我發現以上幾個帖子的圖片都應該有問題,因為輸出的平均電流都是不一樣的,這樣就無法正確解釋在輸出功率一樣的情況下高低壓峰值電流的分析.

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tornadojie
LV.5
17
2011-04-06 16:03
@luoshen
Buck-Boost的分析能完全代替Flyback的分析嗎?而且我發現以上幾個帖子的圖片都應該有問題,因為輸出的平均電流都是不一樣的,這樣就無法正確解釋在輸出功率一樣的情況下高低壓峰值電流的分析.

反激就是從BUCK-BOOST演變過來的,只是電感換成了變壓器而已.IL=IO/(1-D),IO就是輸出電流,負載不變IO不變,占空比變化會導致電感的平均電流IL變化,而峰值電流IPK=IL*(1+r/2),r為電流紋波.

再補充一點IO就是續流二極管的電流,不知道以上能不能解釋高低壓下OCP差別大的問題

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2011-04-06 16:28
@luoshen
Buck-Boost的分析能完全代替Flyback的分析嗎?而且我發現以上幾個帖子的圖片都應該有問題,因為輸出的平均電流都是不一樣的,這樣就無法正確解釋在輸出功率一樣的情況下高低壓峰值電流的分析.
你怎么能確定輸出電流平均值不一樣呢?在整個周期內面積一樣,平均值也一樣的
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tornadojie
LV.5
19
2011-04-06 16:32
@起個名字真難
你怎么能確定輸出電流平均值不一樣呢?在整個周期內面積一樣,平均值也一樣的

電感平均電流和負載電流并不是相等的,負載電流是等于1-D期間的續流管的電流

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luoshen
LV.6
20
2011-04-06 22:32
@tornadojie
反激就是從BUCK-BOOST演變過來的,只是電感換成了變壓器而已.IL=IO/(1-D),IO就是輸出電流,負載不變IO不變,占空比變化會導致電感的平均電流IL變化,而峰值電流IPK=IL*(1+r/2),r為電流紋波.再補充一點IO就是續流二極管的電流,不知道以上能不能解釋高低壓下OCP差別大的問題
呵呵,終于看懂你的回復了,原來我所有的推理都是基于一個錯誤的認識:那就是電感平均輸出電流等于負載輸出電流。IL=IO/(1-D)才是真理。明天如果有空就把這幾天的討論做個總結,免得其他人因為看到我這個帖子也在糾結,在這里先謝謝起個名字真難tornadojie.
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tornadojie
LV.5
21
2011-04-07 09:14
@luoshen
呵呵,終于看懂你的回復了,原來我所有的推理都是基于一個錯誤的認識:那就是電感平均輸出電流等于負載輸出電流。IL=IO/(1-D)才是真理。明天如果有空就把這幾天的討論做個總結,免得其他人因為看到我這個帖子也在糾結,在這里先謝謝起個名字真難,tornadojie.
不客氣,在解答這問題的過程中,我是對反激拓撲的認識也進一步加深,互惠互利嘛.還有什么問題也歡迎提出來交流,大家一起探討,交個朋友
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luoshen
LV.6
22
2011-04-07 14:29
@tornadojie
不客氣,在解答這問題的過程中,我是對反激拓撲的認識也進一步加深,互惠互利嘛.還有什么問題也歡迎提出來交流,大家一起探討,交個朋友

嘗試推導CCM模式下輸入電壓與峰值電流的關系.

根據伏秒數守恒:

(為了讓公式簡練,假設二極管和MOS開關都是理想狀態,導通電阻為0)

Vdc*Ton=(Ns/Np)*Vo*Toff  Vdc*D=(Ns/Np)*Vo*(1-D)……..(1)

根據上圖得到如下: L*(Ip2-Ip1)=Vdc*Ton=Vdc*D*T………..(2)

再根據輸入輸出的能量關系:{Ip2Ip1/2}*Vdc*D=P0/η…….(3)

現在只能列出三個式子,但含有四個未知數:Vdc,D,Ip2,Ip1.

根據(1),(2),(3)消去Vdc

得到:Ip2Ip1= (Ns/Np)*Vo*(1-D)*T………..(4)

      Ip1+Ip2=2 P0/η*(Np/Ns)*(1/Vo)/(1-D)……..(5)

根據公式1,隨著Vdc,D,(1-D)

(4)得,Ip2-Ip1  由(5)得Ip1+Ip2

由這兩個變化方向只能推測出Ip1隨著Vdc減小,但Ip2還是無從判斷??

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luoshen
LV.6
23
2011-04-07 14:32
@luoshen
嘗試推導CCM模式下輸入電壓與峰值電流的關系.根據伏秒數守恒:(為了讓公式簡練,假設二極管和MOS開關都是理想狀態,導通電阻為0)Vdc*Ton=(Ns/Np)*Vo*Toff →Vdc*D=(Ns/Np)*Vo*(1-D)……..(1)根據上圖得到如下:L*(Ip2-Ip1)=Vdc*Ton=Vdc*D*T………..(2)再根據輸入輸出的能量關系:{(Ip2+Ip1)/2}*Vdc*D=P0/η…….(3)現在只能列出三個式子,但含有四個未知數:Vdc,D,Ip2,Ip1.根據(1),(2),(3)消去Vdc得到:Ip2-Ip1=(Ns/Np)*Vo*(1-D)*T………..(4)     Ip1+Ip2=2P0/η*(Np/Ns)*(1/Vo)/(1-D)……..(5)根據公式1,隨著Vdc↑,D↓,(1-D)↑由(4)得,Ip2-Ip1↑ 由(5)得Ip1+Ip2↓由這兩個變化方向只能推測出Ip1隨著Vdc減小,但Ip2還是無從判斷??

悲劇,現在公司圖片傳不上去,晚上回家在上傳.

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344020199
LV.6
24
2011-04-07 15:43
@tornadojie
電感平均電流和負載電流并不是相等的,負載電流是等于1-D期間的續流管的電流

D=0.5,就是的了

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344020199
LV.6
25
2011-04-07 15:46
@luoshen
 這個解釋好像不是很解釋通?P0=L*Ipeak2*f/2,對于同樣的負載,峰值電流應該是一樣的。
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luoshen
LV.6
26
2011-04-07 16:39
@344020199
[圖片]
兄弟,這個圖你想表達什么?
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allen-leon
LV.5
27
2011-04-07 16:42
@luoshen
兄弟,這個圖你想表達什么?
加高低壓補償吧。。就可以了。。
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luoshen
LV.6
28
2011-04-07 16:46
@allen-leon
加高低壓補償吧。。就可以了。。

加高低壓補償我已經嘗試過了,也確實拉近了高低壓的過流點.現在的問題是我想通過數學等一些嚴謹的方式來證明在定頻峰值電流模式下高低壓的初級峰值電流的大小.

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luoshen
LV.6
29
2011-04-07 18:25
@luoshen
悲劇,現在公司圖片傳不上去,晚上回家在上傳.

 

把圖補上去

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tornadojie
LV.5
30
2011-04-07 20:41
@344020199
D=0.5,就是的了
D=0.5就相等了?
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tornadojie
LV.5
31
2011-04-07 20:43
@luoshen
嘗試推導CCM模式下輸入電壓與峰值電流的關系.根據伏秒數守恒:(為了讓公式簡練,假設二極管和MOS開關都是理想狀態,導通電阻為0)Vdc*Ton=(Ns/Np)*Vo*Toff →Vdc*D=(Ns/Np)*Vo*(1-D)……..(1)根據上圖得到如下:L*(Ip2-Ip1)=Vdc*Ton=Vdc*D*T………..(2)再根據輸入輸出的能量關系:{(Ip2+Ip1)/2}*Vdc*D=P0/η…….(3)現在只能列出三個式子,但含有四個未知數:Vdc,D,Ip2,Ip1.根據(1),(2),(3)消去Vdc得到:Ip2-Ip1=(Ns/Np)*Vo*(1-D)*T………..(4)     Ip1+Ip2=2P0/η*(Np/Ns)*(1/Vo)/(1-D)……..(5)根據公式1,隨著Vdc↑,D↓,(1-D)↑由(4)得,Ip2-Ip1↑ 由(5)得Ip1+Ip2↓由這兩個變化方向只能推測出Ip1隨著Vdc減小,但Ip2還是無從判斷??
超過二個未知數,因此無法推出
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