Vcc电压为什么带载时比变压器空载电压压会高

【 DIY 分享】150W 反激电源
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一直采用明纬电源作为后级 DC-DC 的供电电源,同时给电池充电采用充电器也一直采用明纬电源改造,明纬电源体积偏大,在某些时候不太符合要求,借这个机会做一个 150W 的电源,将来可以代替明纬电源使用。
设计只能是晚上做,这里先设计一下指标。
1、输入可以满足 100V-264V 电压范围,如果是宽范围,采用龙腾的 LSB20N65 , 如果是普通电压范围,采用仙童的 13N80,具体应用根据将来具体用户要求改变变压器及 MOS 管实现。
2、具有恒流、均充、浮充功能,可以将来作为充电器给电池充电。
3、具有外部电压调整接口,可以跟外部恒流环路组合,实现阶梯恒流充电功能。
这属于将来可能用到的功能,至于安规什么,没接触过也没要求。安全可靠即可。
利用原来的原理图,改了一个原理图,供画板用(非最终版)
384X 外围标注接法,多一个斜坡补偿及软启动。属于我画图的标配,用不用先不说,先放个位置。
斜坡补偿,可以抗干扰,防止次斜坡震荡。
软启动,利用 COMP 端 1mA 恒流源给电容充电,让 COMP 端电压慢慢升高。实现占空比慢慢展开
昨天晚上的战斗成果。
变压器的设计分两种,一种是常用输入电压范围,176V-264 V,一种是宽输入电压范围最低输入电压 90V,常用输入电压范围,额定输出150W,宽输入电压范围,输出功率限制在 100W 。
常用输入电压范围,输出电压 24V,效率 90%,计算过程如下: 输入功率:150/0.9=167W
最低输入电压可以根据前面求电容的公式反推,由于电容是 33uF 的6个并联,所以 C=198uF,在 176V 输入下,峰值电压为 176*1.414=249V,最低电压对应角度为
198*10E-6*(249-249sinθ)=I*(5E-3+5θ/90)
I=167/{(249+249 sinθ)/2}
这个公式怎么解?我也不会,我就估摸着带 θ 去凑,θ 大概在61度左右,最低电压为 217V 左右。
如果先确定最低电压,可以求解需要的电解电容,我这里板子做出去了,电容已经确定了,想设计变压器,所以只能这样求解最低电压了。
本来想复制粘贴,有错误好更改,可公式无法显示。只能截图。
计算辅助绕组匝数,辅助绕组比较麻烦在于如果是固定输出的还好说,如果要考虑做充电器用的话,输出电压就是变化的,对于7串或8串的电池,最高电压需要达到将近 30V,最低电压会在 20V(7串的单体 4.2V,最高电压29.4V,最低电压 20V 左右,8串的单体 3.6V,最高 28.8V,最低也是 20V 左右)所以,变压器辅助绕组选2匝。 恒定 24V 输出,主输出绕组4匝辅助绕组2匝,考虑辅助绕组负载轻,电压会超过 12V 。
作为锂电池充电器使用的话,主输出绕组会调整为5匝,如果辅助绕组仍为2匝,在充电初期,辅助绕组电压估计在 9-10V 之间,在充电末期,辅助绕组在 14V 左右,满足要求。如果辅助绕组选择3匝,充电末期电压太高。所以先用2匝看实验结果。
板子做了将近1个月,前天终于回来了。
上午安排人帮我焊接一个主电路板,本来想利用原来的控制板的,可对应型号的控制板用完了。只能找一个原来做远端反馈的控制板,飞线搞定。这个控制板还没有恒流基准(原来控制模式是恒流可设,基准有外部提供,又只能是用431做个基准背在 PCB 上)。
上电,测量 VCC 端午电压,还能咋样,查。。。。悲剧,启动电阻接好了,没连到 VCC 位置(就是 PCB 上,就是下图 R3)又的飞线,飞线后,还是没有电压。
将 PCB 反过来,共模电感掉下来了,原来就插上去了,没焊。
共模电感焊接完成后,VCC 电压终于开始升高了慢慢升高到 16V,又掉下来了,启动失败。。。带点负载还是不行。将恒流部分电路先去掉,只保留电压环路,启动正常。
今天终于有点时间,略微调试了一下,先上一个前面说的波形老在调整的波形,如下图所示,很明显可以看到,中间不同时期,每个周期时间是不一样的。
由于3844是固定频率的 IC,上述波形很明显说明是 IC 自己受到了干扰,在靠近 IC 位置加去耦电容无效果,调整斜坡补偿无效果,割线无效果,最后发现 Y 电容没有焊接,焊接一个222的 Y 电容后,一切 OK,下图为正常波形。还曾经碰到不加 Y 电容,用阻性负载测试一切 Ok , 给电池充电,充电器嗡嗡直响的情况,加一个 Y 电容就 OK 。
输出纹波电压如图,不算小不过也够用,反正给电池充电。效率粗略测量了一下,凑活比明纬电源高。
刚去测试了一下,带的两个 3K 的死负载,空载有点响声,不过不靠近变压器听不到。下图为空载 DS 波形
至此,DIY 就算完成了,没有实现 150W,最终调试到 130W 左右(不是 150W 无法实现,是时间实在有限)恒流、均浮充转换、外部遥调功能都可以实现没有问题。附件为根据调试结果修改后的原理图,原理图只提供功能,不提供参数。
@ YTDFWANGWEI
再分享调试过程中遇到的一个小问题:相信大家经常碰到一种现象,电源空载可以输出正常电压,但带载后电源不停的重启。这种现象一般都是辅助绕组无法提供正常工作需要的后续能量而造成的。
那么,有没有碰到过带载可以启动,但空载却在不停的重启的现象呢?导致这个现象的问题又是什么?
是否空载和带载后的 VCC 相差较大,导致空载 VCC 过高产生保护了?
如果 VCC 没有过高就打嗝,得把次边电压环和电流环分别断开看下哪个反馈导致的。
负载加到多大就正常了呢?
@ YTDFWANGWEI
不是 VCC 过压保护,384X 好像也没有 VCC 过压保护,而且空载 VCC 电压会偏低吧?
@ YTDFWANGWEI
这次调试,就遇到了这个问题,由于输出电容比较多,带的死负载也不算大,所以,空载就发现上述现象。观察 VCC 电压波形,达到启动电压之后,能观察到辅助绕组工作提供电压(因为可以观察到 VCC 电压超过了启动电压),但又开始慢慢下降,直到重新启动。观察输出电压,发现由于环路的反应速度问题,输出存在超调,超调后环路会调整占空比到最小(实际就是没有驱动了),此时辅助绕组也就无法提供后续的能量,只能是重新启动了。
详细点就是如果 VCC 在辅助绕组关闭后能维持的时间为 A,而输出超调的时间为 B,当 A<B 就会重启。
那么解决方法是怎么样的?
@ YTDFWANGWEI
解决办法我这里只试验了两个:
1、辅助绕组采用两个电解电容,小的电解电容作为启动用, 大的滤波电容作为辅助绕组滤波用,两个电容之间串联一个二极管,这样既保证了启动速度,又可能增加 VCC 的维持时间。这样可以解决。
2、就是输出分压部分更改,比如输出 5V,两个 5k 的电阻分压,将上面一个 5K 改成 1K 跟 4K 的串联,然后再 1K 上并联一个大的电容,这样上电瞬间的稳压值就是 4.5V,超调有也不会超过 5V,那么就是提前稳压,然后电容充电,电压慢慢升高,这样也可以解决。
@ mountain
1. 3842之类的老芯片,VCC 开启电压与欠压电压之间回差太小,如果回差足够大,问题会得到改善(现在好多芯片,开启电压达到二十几伏,欠压 8V )。
2. 环路响应太慢。次级 VCC 是否为辅助绕组供电?初次级供电绕组的耦合也非常重要。
3.占空比到最小时,驱动大功率 MOS 管都成问题,换成小 MOS 管可能空载电压就稳了(这个问题实验中有碰到过)
@ YTDFWANGWEI
1、3842的回差还算可以了,3525之类的更小。
2、次级是辅助绕组供电。
3、如果小 MOS 管,满载功率不够。
@ mountain
找输入电容小的 MOS 试试,不知是否有用。
@ YTDFWANGWEI
这个不是图腾柱了,你像一般的电路,如果输出电压高于设定值,环路调整,控制 IC 根本就不会发出脉冲了。
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jacktang离线LV6高级工程师积分:444|主题:70|帖子:15积分:444LV6高级工程师 10:16:42
Vcc电压为什么带载时比空载电压会高?
是什么道理?
hlp330离线LV7版主积分:21756|主题:88|帖子:8162积分:21756版主 10:36:52倒数6&你说的是VCC绕组带负载的时候比空载的电压高?还是其他绕组带负载的时候,VCC绕组的输出比较高,后一种是比较正常的,这个和你的变压器的耦合度,漏感等参数有关系。 ||
hsw113离线LV8副总工程师积分:4575|主题:74|帖子:2140积分:4575LV8副总工程师 11:06:29倒数5&带载占空比大,没有反馈的绕组电压自然会升高。 ||YTDFWANGWEI离线LV7版主积分:95575|主题:137|帖子:42876积分:95575版主 11:32:27倒数4&简单的说,主回路带载,主回路走线压降会增大,但主回路输出电压不变,所以主回路绕组电压增加,辅助绕组感应电压自然也就增加。
(主回路绕组电压=输出电压+走线压降+各种分布压降) ||
天涯离线LV6高级工程师积分:509|主题:30|帖子:134积分:509LV6高级工程师 10:35:29倒数2&借楼主的帖子,反激使用3842芯片辅助绕组出现的这个电压升高,控制在几V算是比较合理的,换言之,辅助绕组匝数如何准确的定义? ||
cocorocky离线LV4初级工程师积分:358|主题:21|帖子:120积分:358LV4初级工程师 12:28:42倒数3&兄弟,你用什么电路都没有,就直接VCC电压偏差。这个不严谨 ||
cocorocky离线LV4初级工程师积分:358|主题:21|帖子:120积分:358LV4初级工程师最新回复 11:24:22倒数1&正常的理解,比如反激电路,
1 空载时,此时从原边侧传递到副边侧的能量很少,即关断时间很短,辅助绕组上的电压正比于主路输出的,关断时间太短会导致辅助绕组上的平均电压太低,
2 满载时,关断时间比较长,辅助绕组上的平均电压比较高。
3 更严谨的说法是,空载时候辅助绕组的供电不足于维持IC供电,因此一般要把辅助绕组的电压设计得比较高点,满载时,刚好会把这个电压给抬上去。 ||
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LED电源空载电压比带载电压高多少最好?
LED驱动电源设计时空载电压比带载时电压高出多少最好呢?
我有更好的答案
这个目前来说应该没有什么固定的数值,主要是考虑产品的应用范围是单一还是通用型.
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