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开关电源第一讲(负载)

开关电源第一讲(负载)

逻辑下的思维,不讲公式。为何先谈负载?因为所有的电源要服务与负载。负载都搞不明白怎么设计电源?

负载三大类:阻性、容性、感性,阻性负载比较容易放在一边,容性与感性比较多。电池可归为电容类,是个特殊性电容器,没有反向特点。感性的如电磁炉等。放图片示意一下。

一种是电容式换能器,容性负载,一个是磁致伸缩换能器,感性负载。

前面提到电池,给电池充电没有神秘的事,慢充是任何类电池最好的方法,加个脉冲式,阶段式充电方式只是个花哨。想充的快就提高电压电流。就这么裸。

当要设计电源时,首先要明白做出的电源给什么产品用?这个目标物有什么特性。

逆变电源要变成什么样?变成后干嘛用?变频器是变换给电机使用,是感性负载。

负载的特性决定是否隔离,隔离就需要变压器!!!

非隔离电源先向后等等,就从变压器后级分析,感性负载要加电容配合,容性负载要加电感配合。数学推导中如果电容无限大 电感就为0了,反之电感无限大,电容为0。这一现象让电源功率不能单一做的特大,可分块来组合。

为何电容、电感要配合?有电感与电容相关资料自己学。

简单等效:(什么花样最终还是这样理解)两者位置可以调换。

图是AC输出,DC就加整流,整流后的参数会有点变化。还是看AC重点。假如输出AC220V 接入灯炮就可点亮,与频率无关。接个整流,变化电压就可充电。频率高可以加个斩波电路只输出50HZ就工频了。逆变也可以用50HZ信号让工频变压器输出。

下面还是以压电陶瓷换能器这个容性负载来举例。

这个产品是一个动态负载,随环境变化而变化。而且自有静态谐振频率,随环境变化的阻抗、容抗、动态谐振频率加上应对的电感特性,使设计电源中需要全面考虑的问题。

压电片的厚度,功率密度,爬电距离,反向电压、工作环境等都是一种思维考验。军事上的声纳也是一个道理,怎么抓住这个反射波形。民用就粗糙多了。电磁感性负载相对要容易些。

串接电感,电感输出端为正!输出波形先倒角偏感性,后倒角偏容性,倾向略偏感性。(示波器自己看)利用感抗限制电流。

第二讲:变压器输出端

变压器输出不论大小能一路输出,不要分两路,一路输出绕制容易、故障率小!

好多设计者为取样多设计一路绕组,理论上正确,现实中可能就不是想象的那样。

假如输出主绕组匝间短路参数变化,请问那个取样绕组还准确吗?主回路(互感器)取样不行吗?

还有一些所谓的保护,能保护啥?无非是短路、空载。电源本身无问题,设定的负载接错了?负载出问题是谁的责任?如责任在它方,对不起交钱维修换新,收益来了。

设计电源时有富裕量,允许范围内的负载变化,无非是效率问题,何俱?取样恒流及过流保护与突然短路不是一回事,前者可以保护,后都有可能来不及,如果负载与电源一样可靠,何需保护?几十年不坏做电源的吃啥?又不是军工、医用给的钱多。留点想念,别骗人。

第三讲:变压器

变压器原理与电路画法都不陌生。

输入输出方式:单相输入、三相输入、差分输入等,输出也是会有相同花样。只是变压器绕制工艺要严格。这里只讲普通的单相输入输出结构。

前面讲到了解负载,知道负载功率,特性要求,接下来要确认供给电源。

举例:一个压电陶瓷换能器6KW负载,容量0.5UF,谐振频率28Khz。

给定的功率是最大功率,其特性也是最大瞬时功率,考虑寿命与实际工况,设计为实在功率4KW(实在功率是允许48小时连续正常工作)。

确定负载工作电压,电压低,电流大,要求导线要粗。电压高,电流小,导线细。但电压不能太高!(工作环境湿度大,爬电距离,有一线要接地,对地有感生电压。)重点干货是反向电压高。为此设计负载工作电压为AC180V(28KHZ)。

输入电压:理论上输入电压范围广,考虑电源的供给方便性,铜材的消耗成本,变压器的加工方便。输入电压为300V。

选择磁芯:高频变压器多使用多股利磁线,线外径体大。经济性选择使用双EE85A。不同的负载选择不同的磁芯!PC40-PC95是有差别的。变压器设计要有富裕量。

选择初级导线0.1*350股扁平线,2.75平方,符合要求。

如0.15*350绕满线架为5层,分家各一半就是1:1变压器。

不用公式,说破天外星人来前面怎么输入经过这个变压器也是1:1输出!不可否认的是输出略低于输入。但不会变成1:2。

一家一半2.5层,真的难受,绕制烦。线绕的太满还容易饱和,压线包。那就初级二层36匝。每匝约8.3V。次级180V使用0.1*400*4线绕23匝(加)--三层。

不用去算电感量,目前也不用去想前面电路器件,想的讲的也是废话。只要功率不大于,这个变压器变换一下输出那都可用。

电感作用很大,自己去探索吧。感性负载如电磁感应,线圈一定,谐振电容定,调整一下频率OK。休息一下后面继续讲前端推动。

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mwxpk
LV.4
2
06-01 11:16

第四讲  推动功率器件输出

隔离问题不存在了,所有负载如第一讲类同。这时变压器如同一个电感负载。

输出电路结构如图。

全桥四个单元功率管, VCC=VCC。

半桥电路有两个电容分压。VCC的一半。

明显电压高电流小,电压低电流大特点。

全桥可选择耐压高电流小的器,半桥选择耐压低电流大的器件,大多数情况下都是感性负载,全桥要串接电容来匹配,因现在的器件自带反向二极管,无需画蛇。等效电路看,需对功率器件加电容保护。

半桥省去两个功率单元,用两个电容来替代,等效图看无需添足。当然也可以为了匹配串或并一个电容。什么CCL  LCL  LCC。画蛇添足来个CLCL LCLC RLCRCL拉动经济增长,搞个什么名词都可以。

任何一桥只要有一路出问题基本都要换掉!单管、模块都一样。高车上换器件一换几百个下来,最便宜时的二手模块二十多元,国产全新50元(故障率高,大清有假)。倾向性选择半桥,单管几元一个用全桥也是不错的。

器件的资料看明白,器件性能又好,不要乱吃药,上了磁共振一查不用活了。有问题找生产器件的,让器件商改进。

目前器件没有驱动是不会工作的,但要注意!G级没有输入是不能空着脚上电的,空G上电心痛害怕。推动输出级不复杂,照资料搬砖就可以。多管都不怕,小功率单端更不要担心,什么MOS/IGBT都一样,重点还是负载,电容电感的配合,爱啃书的,推导验证更好。

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