磁滯回線如何發力,使反激電源達到90%效率
發布時間:2015-02-15 責任編輯:sherryyu
【導讀】前文中對二極管和電容的實踐 進jin行xing了le介jie紹shao,在zai本ben篇pian文wen章zhang當dang中zhong將jiang為wei大da家jia帶dai來lai關guan於yu磁ci滯zhi回hui線xian的de相xiang關guan分fen析xi。這zhe一yi部bu分fen較jiao為wei重zhong要yao,因yin為wei其qi直zhi接jie反fan映ying了le實shi際ji操cao作zuo和he書shu本ben上shang知zhi識shi的de區qu別bie,也ye是shi在zai對dui變壓器進行講解所需的鋪墊。
對(dui)於(yu)電(dian)源(yuan)老(lao)鳥(niao)來(lai)說(shuo),接(jie)觸(chu)的(de)設(she)計(ji)多(duo)了(le),就(jiu)會(hui)形(xing)成(cheng)一(yi)套(tao)自(zi)己(ji)的(de)獨(du)特(te)手(shou)法(fa)和(he)習(xi)慣(guan),隨(sui)著(zhe)經(jing)驗(yan)的(de)增(zeng)長(chang),這(zhe)將(jiang)形(xing)成(cheng)一(yi)種(zhong)良(liang)性(xing)的(de)循(xun)環(huan)。而(er)對(dui)於(yu)新(xin)手(shou)來(lai)說(shuo),尋(xun)找(zhao)到(dao)一(yi)個(ge)合(he)適(shi)的(de)切(qie)入(ru)點(dian)都(dou)是(shi)比(bi)較(jiao)困(kun)難(nan)的(de),更(geng)談(tan)不(bu)上(shang)形(xing)成(cheng)這(zhe)種(zhong)良(liang)性(xing)的(de)循(xun)換(huan)了(le)。但(dan)是(shi)這(zhe)個(ge)阻(zu)礙(ai)新(xin)手(shou)進(jin)步(bu)的(de)問(wen)題(ti)將(jiang)被(bei)解(jie)決(jue)。本(ben)係(xi)列(lie)文(wen)章(zhang)以(yi)反(fan)激(ji)電(dian)源(yuan)設(she)計(ji)為(wei)切(qie)入(ru)點(dian),深(shen)究(jiu)這(zhe)種(zhong)電(dian)源(yuan)的(de)設(she)計(ji)手(shou)法(fa)並(bing)對(dui)其(qi)中(zhong)的(de)原(yuan)理(li)進(jin)行(xing)細(xi)致(zhi)的(de)講(jiang)解(jie),對(dui)良(liang)好(hao)的(de)設(she)計(ji)習(xi)慣(guan)進(jin)行(xing)培(pei)養(yang)。
前文中對二極管和電容的實踐 進jin行xing了le介jie紹shao,在zai本ben篇pian文wen章zhang當dang中zhong將jiang為wei大da家jia帶dai來lai關guan於yu磁ci滯zhi回hui線xian的de相xiang關guan分fen析xi。這zhe一yi部bu分fen較jiao為wei重zhong要yao,因yin為wei其qi直zhi接jie反fan映ying了le實shi際ji操cao作zuo和he書shu本ben上shang知zhi識shi的de區qu別bie,也ye是shi在zai對dui變壓器進行講解所需的鋪墊。
變壓器是電源板的靈魂器件,變壓器設計不好牽一發動全身,整個板子都不理想。變壓器工作的時候受控於初級,也受控於次級。因此MOS、變壓器、肖(xiao)特(te)基(ji)都(dou)是(shi)互(hu)相(xiang)影(ying)響(xiang)的(de),也(ye)造(zao)成(cheng)變(bian)壓(ya)器(qi)不(bu)是(shi)一(yi)次(ci)都(dou)能(neng)設(she)計(ji)好(hao)的(de)。為(wei)了(le)後(hou)麵(mian)的(de)推(tui)算(suan),所(suo)以(yi)得(de)初(chu)算(suan)個(ge)變(bian)壓(ya)器(qi)出(chu)來(lai)。先(xian)來(lai)看(kan)看(kan)磁(ci)材(cai)的(de)一(yi)些(xie)細(xi)節(jie)。

這個是做變壓器最基本的公式根據,但是表示的不對,應該表示為B=(磁導率/磁路)*(NI);
NI就是安匝數,電激發出磁的部分。
磁導率/磁路:磁路相關的磁通密度。
磁通密度

100A/m安匝波形和磁通密度疊加圖:

圖1
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genjutuxing,cizhihuixiananzhaozhengxianboanzashulaibianhuade,yejiushicizhihuixiandebianhuashijishangshianzazhengxianbianhuaguilv,zhegecizhihuixianshiyonglaizuogongpinbianyaqideniandaidanshengde,yeshiheyuzhengxianbobianyaqi,erkaiguandianyuanshibutongxielvdesanjiaobozucheng,zhegechizhihuixiankanbuchukaiguandianyuanzhongcixinzhongcitongdebianhuadeguilv。

圖2

圖3 同斜率不同幅度的磁滯回線
用三角波仿真了下磁芯,磁滯回線方正了很多,也不會因為正弦規律產生嚴重的拖尾效應。圖2是同頻率不同幅度。圖3同斜率不同幅度的。

圖4
現在來看看同是1000A/m的安匝在50K和5K情況下磁滯回線。仔細觀察安匝和磁滯回線的關係,就能明顯看出損耗和磁滯回線的頭怎麼來的。

圖5

圖6
以上都是連續的安匝變化,電源電路中安匝是突變的,比如反激式mos開啟和mos關斷的瞬間,電流方向進行了突變,波形如圖6所示。(安匝波形就是電流波形)

圖7
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這個時候磁滯回線變成了樣子?注意看100A/m,-100A/m,50A/m,-50A/m 這幾個轉折點。

圖8
上麵的磁滯回線表達不準確,電源工作在一個離散狀態,應該把磁通保持的線刪掉,電源磁芯就工作在這個狀態,CCM模式。中間無線的地方是安匝突變,就是翻轉點。另外電源也沒有了起始線,大家都應該明白電源是如何進入穩定態的。

圖9
再來看圖9中DCM與BCM磁滯回線。
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圖10
再來看看圖10中磁通密度和磁導率的關係。這個磁力線是沒有初始磁導率的。數據應該沒有調對。
上麵DCM和CCM磁滯回線的仿真是基於安匝源,但是反激式是初級安匝給磁芯儲能,mos關斷後,有磁動勢反轉磁力線,應該有些不同,這個後麵看下能用反激式拓補結構仿真出來麼。
經過上麵仿真可以得出:
1、shubenshangyijiguigeshushangsuogeichudecixinshujushijiyuzhengxianbode,geichudecanshuyeshizhengxianbode,duiyukaiguandianyuan,youxiecanshubushijingzhunde,birupinlvtexing,kaiguandianyuannenghecizhihuixianduiyingqilaideshixielv。
2、仿真CCM模式,磁滯回線上會出現兩個安匝跳變位置,但是磁通密度並不能跳變,而是通過下降來釋放能量。
3、DCM模式有一個安匝跳變位置,相應mos開啟端位跳變,相應磁滯回線能和上麵用三角波仿真的形狀對應起來。
4、電源中調試的時候,把一款產品做成低壓CCM高壓DCM,在DCM的時候肖特基翻轉的諧波比CCM小,可見安匝跳變的時候,磁力線也會產生一種波形震動。
這(zhe)一(yi)節(jie)主(zhu)要(yao)對(dui)磁(ci)滯(zhi)回(hui)線(xian)進(jin)行(xing)了(le)詳(xiang)細(xi)的(de)對(dui)比(bi)分(fen)析(xi),主(zhu)要(yao)是(shi)為(wei)了(le)能(neng)夠(gou)讓(rang)大(da)家(jia)看(kan)到(dao)實(shi)際(ji)操(cao)作(zuo)和(he)書(shu)本(ben)知(zhi)識(shi)的(de)區(qu)別(bie),同(tong)時(shi)為(wei)變(bian)壓(ya)器(qi)設(she)計(ji)的(de)講(jiang)解(jie)做(zuo)好(hao)準(zhun)備(bei),希(xi)望(wang)大(da)家(jia)能(neng)夠(gou)從(cong)這(zhe)篇(pian)至(zhi)關(guan)重(zhong)要(yao)的(de)文(wen)章(zhang)當(dang)中(zhong)吸(xi)收(shou)到(dao)書(shu)本(ben)中(zhong)學(xue)習(xi)不(bu)到(dao)的(de)知(zhi)識(shi)。
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