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談談 RCD 的計算結果為何與實驗參數出入很大
閱讀: 32585 |  回復: 98 樓層直達

2013/07/27 12:34:44
1
mko145
電源幣:1624 | 積分:0 主題帖:23 | 回復帖:582
LV8
師長

不時有網友提到 RCD 的計算問題。有關 RCD 的計算和實驗的帖子在壇子里也很有人氣。

其中老梁頭關于反激RCD的實驗 中的介紹很詳實,是很有價值的一手實驗數據。讀過帖子之后,給人感覺好像自己親手做了個實驗,受益匪淺。然而,帖子中計算的 RCD 數值和實驗得到的參數并不一樣(老梁在帖子中的計算過程正確、結果有誤)。相信很多網友都有這樣的體會 - 就是計算出的電阻 Rsn 比實際實驗得到的數值要小很多。大家有沒有興趣討論一下 ~   

 (本圖摘自Fairchild AN-4147) 

下面介紹一下本人在實驗過程中發現的 3個原因 ~

1. 漏感測量的誤差大 - 由于儀器和測試的問題導致漏感測量的誤差可以很大(尤其是體積小變壓器),通常是測得的漏感偏大。導致計算結果的不準確(電阻偏小)。

2. RCD計算公式中忽略了二極管Dsn的正向導通延遲時間和開關損耗,假設所有漏感引起的功耗都消耗在了電阻 Rsn 上,使得計算出的電阻數值偏小。

3. 計算公式忽略了漏感對 MOS管輸出電容 Coss 的充電,而這一部分的能量是不能忽略不計的。

 

一些有關 RCD 參數計算的資料供大家參考 ~

AN-4147_Fairchild反激RCD設計 

AN1680-D_RCD design (ON Semi) 

Flyback Converter Snubber Design 

反激式變換器中RCD箝位電路的設計  

技術博文分享——RCD鉗位電路

Flyback Converter and snubber Design - Bodo 

標簽 反激
2013/07/27 13:12:40
2
mko145
電源幣:1624 | 積分:0 主題帖:23 | 回復帖:582
LV8
師長

有關 RCD 的計算公式在網上可以找到不少,大致的算法都差不多。其中 Fairchild 的 AN-4147 比較具有代表性。老梁頭 在帖子中的計算也是采用與 fairchild 相同的公式。對于RCD的計算公式,相信很多網友都很熟悉。在此不再重復。

上面提到老梁頭 在帖子中的計算結果有誤,在這重新算一下。

 

Vsn = 110V;  Vor = 40V;  Ipk = 4.2A;  Llk = 2.79uH;  fs = 50KHz;    根據公式

得出 Rsn = 6.2K  

2013/07/27 14:31:01
3
mko145
電源幣:1624 | 積分:0 主題帖:23 | 回復帖:582
LV8
師長

老梁頭關于反激RCD的實驗 中,實驗得到的數值是 Rsn = 30K 時,可以做到 Vsn = 110V。與用公式計算的結果 6.2K 相差甚遠 ~

 (圖片摘自老梁頭的帖子關于反激RCD的實驗

上面只計算了電阻 Rsn 的數值,而沒有算 Csn。是因為實際上電容的角色在這個線路中并不重要,本身也并不吸收(消耗)能量。只要數值取稍大一點就行了,對 Vsn 和 Rsn的大小也沒有什么影響。有些網友在實驗的時候,一會兒改電容 Csn,一會兒改電阻 Rsn,是對線路的理解不太夠。

2014/07/10 11:24:59
63
hsp2008cn
電源幣:1 | 積分:0 主題帖:3 | 回復帖:79
LV3
排長
安全穩定電源首選二三極管,歡迎咨詢qq:78050188
2019/11/16 12:49:08
97
geojion
電源幣:16 | 積分:0 主題帖:19 | 回復帖:140
LV6
團長
哈哈,剛剛搞了個小反激,也發現實際調試出來得R是理論計算值的5倍。
2013/07/27 16:25:46
4
mko145
電源幣:1624 | 積分:0 主題帖:23 | 回復帖:582
LV8
師長

看到有網友不太清楚 Rsn 計算公式的推導,順便在這兒推導一下 ~

   

  

1. 當MOS管關斷時,初級電流達到了最大值 Ipeak。電壓Vds 迅速上升至A點,漏感 Llk上的能量開始對Csn沖電。
2. Csn上的電壓在整個過程中幾乎不變,其大小是Vsn。
3. 由于此時次級的整流管已經導通,次級圈上的電壓被鉗制到輸出電壓 Vo。反射電壓 Vor (或者寫成 nVo) 在初級建立。
4. 漏感對 Csn 放電時,漏感上的電壓被鉗制到 Vsn - Vor。
5. 漏感上的電流變化為

 

6. 在漏感對Csn充電的過程 ts 中,漏感兩端的電壓始終是 Vsn - Vor。
7. 充電電流 isn 由初始值 Ipeak 一路線性下降到 0,此時漏感上的能量全部釋放掉了。

 

8. 由于電流 isn 的變化是線性的,可以用幾何的方法計算出 Csn 在一個周期里充電的總能量是

 

 9. RCD 線路消耗的功率是

 得到下面的公式

   

 

10. 假設 Csn 在放電的過程中,兩端電壓變化不大,其值為Vsn。則Rsn近似為

 

 

2013/07/27 17:02:47
5
liangong
電源幣:1 | 積分:0 主題帖:0 | 回復帖:13
LV2
班長
我頂,頂到你爽。
2013/07/27 17:05:02
6
liangong
電源幣:1 | 積分:0 主題帖:0 | 回復帖:13
LV2
班長
非常感謝樓主的講解!
2013/07/27 18:54:21
7
在路上.
電源幣:11 | 積分:0 主題帖:20 | 回復帖:210
LV6
團長

好貼,先頂再看!

2013/07/27 19:03:57
8
在路上.
電源幣:11 | 積分:0 主題帖:20 | 回復帖:210
LV6
團長
看完再頂
2014/07/10 11:26:32
64
hsp2008cn
電源幣:1 | 積分:0 主題帖:3 | 回復帖:79
LV3
排長
安全穩定電源首選二三極管,歡迎咨詢qq:78050188
2013/07/27 19:06:29
9
在路上.
電源幣:11 | 積分:0 主題帖:20 | 回復帖:210
LV6
團長
請問版主,在實際計算的時候,LIK 怎么確定呢??要先做報變壓器測出來嗎?
2013/07/27 21:58:32
10
mko145
電源幣:1624 | 積分:0 主題帖:23 | 回復帖:582
LV8
師長

是的。這也是我們下面要繼續討論的 ~

2014/12/09 15:22:46
71
得意的小女生
電源幣:30 | 積分:0 主題帖:87 | 回復帖:352
LV8
師長
看完再頂
2013/08/02 16:57:24
46
2cwt
電源幣:0 | 積分:0 主題帖:5 | 回復帖:41
LV3
排長
學習了
2013/08/05 23:59:15
48
湖之一二
電源幣:31 | 積分:0 主題帖:24 | 回復帖:395
LV8
師長



 實際上的電流上升波形有一個掉溝,請問其形成的具體原因。

另外PWM在下降時會有一段平臺,書上說是著名的米勒平臺,請問怎么評估這一段平臺值對電源的影響。

2014/11/28 22:23:06
69
hanjie_120101
電源幣:0 | 積分:0 主題帖:0 | 回復帖:1
LV1
士兵
學習了!
2014/12/07 18:31:03
70
無知小菜007
電源幣:2 | 積分:3 主題帖:2 | 回復帖:15
LV3
排長
想知道那個Vsn是怎么得來的是計算還是什么?
2018/06/22 09:33:56
87
花雨漫天
電源幣:0 | 積分:3 主題帖:0 | 回復帖:24
LV3
排長
此公式將RCD線路吸收的能量放大了,所以算出的R必然是偏小的。
2013/07/27 23:43:23
11
mko145
電源幣:1624 | 積分:0 主題帖:23 | 回復帖:582
LV8
師長

 下面言歸正傳,討論一下那些因素導致 RCD 計算的結果和實際的數值差別很大。

(一)漏感

我們在 老梁頭 的例子中看到,計算的電阻值與實際得到的參數相差有幾倍之多。如果相差百分之五十,那么在工程設計中還是有參考價值的。但是差出幾倍的話,可以說計算的意義已經不大了。fairchild 的公式推導中,做了一些近似,而且把所有的元件都當成是理想元件。這其中不可避免的會引入一些誤差。但本人在實驗中發現這些還不是最主要的原因,影響最大的是漏感測量的誤差造成的。

經常聽到一些網友講 - 測到的變壓器漏感很大,尤其是小變壓器。有的達到10%,還有人講大到100% 的。shirizheng 有個帖子  漏感比感量還大!! 。看標題就知道內容了。 我們知道初級線圈的漏感是 MOSFET 兩端尖峰產生來源,漏感的大小直接影響到 RCD 吸收線路的參數。如果漏感多出幾倍,那么Rsn的數值也肯定會差很遠。 所以漏感的準確測量是非常重要的。有人(包括某些專家)說變壓器的漏感通常在1-5%之間,所以可以估計個數值,用來計算 RCD。個人覺得這種說法不太靠譜  ~  如果實際的漏感是 5%,而你用 2% 去計算。結果不是要差出兩倍嗎

為什么小個子的變壓器的漏感測出來會很大呢? 其原因是變壓器的每個繞組都有銅線內阻R存在。變壓器越小,圈數越多,銅線上的電阻也就越大。 而測試電感的 RCL Meter在測試的時候并不知道有銅線內阻的存在,而是把線圈當做純電感來測量。 我這里把變壓器線圈簡單的等效成一個電感與一個電阻的串聯 (實際的等效電路要復雜很多)

正常的情況下,圈數越多銅線內阻越大,電感量也越大。電感的感抗比內阻大的多,所以銅線的內阻對電感的測量影響不大。 但測漏感的時候情況就不一樣了。這時候漏感只有線圈感量的 1 - 5%,而銅線內阻還是那么大。對于小變壓器來說,銅線的電阻甚至比漏感的感抗還要大。測出的漏感的誤差就可想而知了 ~

下面看一個實際的例子:

 一個EE16的反激變壓器, 初級繞了一、二百圈。感量3.0mH, 銅線內阻 3.3 Ω。 下面的表格顯示了在不同頻率下,初級繞組感抗 Zl 與銅線內阻的對比。可以看出當測試頻率高于 1KHz 時,初級繞組的感抗都要比內阻大很多 。所以電感的測量誤差很小。

    

假設漏感是初級感量的 3%,也就是90uH,再看看漏感感量和銅線內阻的對照。不難發現當頻率在10KHz的時候,感抗比銅線內阻也大不了幾倍。這時候測量出的漏感還是有較大的誤差。

  

我們通常用的 RCL 測試儀, 有的測試頻率能夠達到 10KHz 或更高。也有的測試儀頻率只有120Hz 和 1kHz 兩種,我手上的巧好是后者。用 1KHz測量這個EE16變壓器的漏感是 267uH,也就是差不多 9% 的初級感量。問過變壓器的供應商,被告知如果用10KHz的頻率測量,漏感大概是5-6% 的樣子。各位的經驗差不多是這樣吧 ~

如果用120Hz的頻率來測,漏感能有多少呢? 實測的漏感有 80%還多。看來 shirizheng 測出的比感量還要大的漏感,應該是用120Hz的頻率測的 ~

2013/07/28 14:46:31
16
在路上.
電源幣:11 | 積分:0 主題帖:20 | 回復帖:210
LV6
團長
在選擇電橋測試的時候,是不是選擇最接近開關頻率的檔位來測試電感比較合理?
2013/07/28 16:32:28
18
mko145
電源幣:1624 | 積分:0 主題帖:23 | 回復帖:582
LV8
師長

通常電感的銅線內阻相對較小,那么在低頻的范圍(比如說100KHz以下),測試頻率的影響似乎不是很大。 但測量漏感,由于漏感的感抗相對于銅線內阻不是很大,頻率高應該相對會準一些(雖然你的開關頻率可能很低)~

2013/07/29 09:17:28
20
在路上.
電源幣:11 | 積分:0 主題帖:20 | 回復帖:210
LV6
團長
謝謝!
2013/08/01 16:41:13
43
dulai1985
電源幣:360 | 積分:0 主題帖:458 | 回復帖:1164
LV10
司令
上面的那個LP=90UH,你是怎么來定的~~
2013/08/01 20:50:51
44
mko145
電源幣:1624 | 積分:0 主題帖:23 | 回復帖:582
LV8
師長

初級電漏感 Llk = 90uH 是測量出來的實際數值,請參看下面的 12帖。

2013/07/28 10:48:50
12
mko145
電源幣:1624 | 積分:0 主題帖:23 | 回復帖:582
LV8
師長

由上面的表格中,我們可以看出 RCL 儀器測試頻率和漏感的測量誤差之間存在的關系。在測量漏感的時候,(在低頻范圍內)頻率越高相對的誤差會越小。但即使用10KHz的頻率,也還是有較大的誤差。然而,很多時候我們手上的儀器有限,不一定能提供更高的頻率。那只有考慮其他的辦法了 ~

下面介紹一下我在實驗中采用的漏感測試方法 - LC 諧振的方法。

LC 諧振的電路大家都很熟悉,一個電感和一個電容,串聯或是并聯的線路。在某一頻率會產生諧振,此時的振幅最大。利用這個線路,在已知電容容值的情況下,找到諧振的頻率。進而可以計算出電感的數值。

 

如上圖,左邊用信號源提供正弦波信號,在電感的兩端(包括了串聯的銅線內阻)用示波器觀察信號的幅度。并記錄下幅度最高時的輸入頻率 f 。

上面例子中的 EE16反激變壓器,測得的初級漏感的諧振頻率是 f = 169KHz。線路中的電容值實際測得是 C= 9.83nF 。 這個LC諧振電路的諧振頻率表達式如下:

  

由于 CR2/L 部分很小,可以忽略不計。頻率的公式可以簡化為:

 

計算出變壓器的初級漏感 Llk = 90uH, 相當于 3% 的初級電感。 這個數值比用 RCL 測試儀在 1KHz 頻率時測得的 9% 的漏感要小 3 倍,也比用 10KHz 頻率測得的 5-6% 的漏感要小很多 ~

由此可見 - 漏感測量的誤差可以很大,由此而計算出的 RCD 參數其準確性也會大打折扣。

2013/07/28 11:30:37
13
chenyankun
電源幣:1888 | 積分:14 主題帖:21 | 回復帖:589
LV8
師長
旅長你好,這論題寫不錯!這里有個疑問想請你幫忙解答一下,你在上面寫了這個一句話“在測量漏感的時候,頻率越高相對的誤差會越小。但即使用10KHz的頻率,也還是有較大的誤差”,我們平時測漏感的時候的測試頻率不是應該跟工作頻率差不多?假如我工作頻率就1K,你用100K頻率測試測出來的漏感很小,那意義大嗎?
2013/07/28 12:04:53
14
mko145
電源幣:1624 | 積分:0 主題帖:23 | 回復帖:582
LV8
師長

漏感本身是客觀存在的,其大小(在低頻范圍)并不隨測試頻率的變化而變化,也不隨使用時的工作頻率而變化。只不過由于儀器的問題,在不同頻率下,測出漏感的誤差不同。

這樣解釋不知道你同不同意 ~

2013/07/29 21:20:48
25
chenyankun
電源幣:1888 | 積分:14 主題帖:21 | 回復帖:589
LV8
師長
我同意!我也知道樓主的LC的測試方法很好,但是覺得這方法不太好用,還是直接用LCR測試儀方便,就是問測試漏感的時候用多少頻率測試比較好,我們這里的LCR測試儀是可以設置頻率的
2013/07/30 00:02:04
28
mko145
電源幣:1624 | 積分:0 主題帖:23 | 回復帖:582
LV8
師長

手上沒有可以調頻率的測試儀,沒有試過。只能給你點兒建議 ~

從10KHz開始一路調高頻率,直到測得的漏感數值不再有太大變化。這時測出的漏感誤差應該不是很大了。

2013/07/30 21:33:37
37
chenyankun
電源幣:1888 | 積分:14 主題帖:21 | 回復帖:589
LV8
師長
好的,謝謝樓主
2013/07/28 14:46:57
17
bigbigeasy
電源幣:131 | 積分:0 主題帖:1 | 回復帖:281
LV6
團長
漏感起作用的頻率都是很高的 一般都大于100k
2014/11/18 16:30:23
68
li297890758
電源幣:73 | 積分:0 主題帖:6 | 回復帖:140
LV5
營長

好帖,容我慢慢體會

 

2019/05/28 17:50:13
92
周禮劍
電源幣:0 | 積分:0 主題帖:1 | 回復帖:35
LV3
排長
留個腳印,謝謝分享
2013/07/28 12:19:12
15
mko145
電源幣:1624 | 積分:0 主題帖:23 | 回復帖:582
LV8
師長

對上面測試的 LC 諧振的頻率,我用線路模擬驗證了一下。結果吻合的很好 ~

 

   

2013/07/28 16:38:39
19
mko145
電源幣:1624 | 積分:0 主題帖:23 | 回復帖:582
LV8
師長

如果減小了漏感的誤差,那么RCD計算的數值是否與實驗參數接近了呢?,我們下面做個實驗來驗證一下 ~

一個反激電源工作在DCM模式;  變壓器 PQ3230:
初級電感 Lp = 205uH;  
初級漏感 Llk = 5.5uH (@ 1KHz);  用LC諧振的方法測得: Llk = 2.1uH
開關頻率 fs = 76KHz
初級電流 Ipeak = 3.13A   (輸出 12.4V / 5A)
鉗位電壓 Vsn = 210V
反射電壓 Vor = 85V ; Vin = 140V
根據 fairchild 的公式

得到由漏感而引起的功率損耗是 Psn = 1.32W; 理論上這些能量都消耗在 Rsn上,由公式

計算出 Rsn= 33K

 

2014/05/28 23:11:01
59
沈良
電源幣:1 | 積分:0 主題帖:3 | 回復帖:8
LV3
排長
非常感激樓主的講解,受益匪淺
2013/07/29 09:44:16
21
mko145
電源幣:1624 | 積分:0 主題帖:23 | 回復帖:582
LV8
師長

實驗得到的RCD參數是: Dsn = UF4007;  Csn = 0.01uF/1KV;  Rsn = 39K / 3W

與計算出的電阻 Rsn 的 33K 相差的不多。 如果計算出的數值能如此地接近實驗的結果,那么已經是很不錯了。

 

但是仔細觀察一下各處的波形,發現事情還沒有那么簡單 ~

2013/07/29 10:11:19
22
mko145
電源幣:1624 | 積分:0 主題帖:23 | 回復帖:582
LV8
師長

 

下圖中黃色為A點波形;藍色為B點波形

 

放大一點看 ~

 

再放大一點 ~

 

2013/11/27 09:03:04
58
woshiyean
電源幣:31 | 積分:0 主題帖:0 | 回復帖:22
LV3
排長

我的RCD的波形怎么是這樣的?

A點的波形和D中的電流,然后是

展開:

2013/07/29 11:19:18
23
mko145
電源幣:1624 | 積分:0 主題帖:23 | 回復帖:582
LV8
師長

(二)二極管 Dsn

fairchild 的 RCD計算公式是基于一個假設的前提 -- 二極管 Dsn 是理想的元件,像一個開關。本身沒有開關時間、沒有壓降。所以的能量都消耗在 Rsn上。而實際上的二極管的開關速度(就算是UF4007)還是不夠快,正向導通有個延遲時間。由圖中可以看出在漏感開始給 Csn充電的時間,UF4007上面的電壓有幾十V。有電壓、又有電流,那么肯定會有功耗。Dsn關斷的時候也有延遲,Csn 經 UF4007 又放了些電。這其間同樣也有功耗。

由上貼圖中看出電阻 Rsn上的實際電壓并不是 Vsn 210V,而是只有132V~ 146V。計算出電阻上的實際功耗大約只有0.5W左右,不是公式算出來的1.32W

 

實驗的結果顯示 - 公式計算出的 Rsn 雖然與實際參數接近,但并非是因為計算公式的準確。只能算作是巧合。相反, 計算出的 Rsn 上的功耗與實際出很大 ~

2013/07/29 17:02:58
24
mko145
電源幣:1624 | 積分:0 主題帖:23 | 回復帖:582
LV8
師長

上貼提到二極管 UF4007 有功率消耗。但具體功耗是多少,很難準確的計算或測量。 只能根據其發熱的情況,大致地估計一下。為了方便測量,把二極管 UF4007 和 Rsn 39K 搬到板子的背面。

 

然后用紅外測溫儀記錄一下電阻和二極管上的溫度

 

憑元件上的溫度來估計功耗肯定是不會很準的,但也沒有想出什么更好的辦法。 3W 電阻上的功率損耗是0.5W、溫度74.3C, 而個子小一半的二極管上的溫度是66.1C。估計UF4007上的功耗大致有0.2~0.25W吧 ~

由實驗看出 - 由于RCD 吸收線路中的二極管不是理想元件,本身有一定的損耗。這是RCD 公式計算誤差大的另一個原因(導致計算出的電阻阻值偏小) ~

2013/07/29 22:05:34
26
老梁頭
電源幣:455 | 積分:21 主題帖:105 | 回復帖:2066
LV10
司令
好貼,樓主繼續···
2013/07/29 23:52:18
27
mko145
電源幣:1624 | 積分:0 主題帖:23 | 回復帖:582
LV8
師長

帖子有點長,讀下來需要有點兒耐心 ~

2013/07/30 01:07:47
29
づ龍づ
電源幣:0 | 積分:0 主題帖:8 | 回復帖:85
LV4
連長
好貼
2016/07/20 12:00:33
80
咯123愛
電源幣:0 | 積分:3 主題帖:0 | 回復帖:2
LV1
士兵
每天都讀一點就就不長~~
2013/07/30 09:22:21
30
qinzutaim[版主]
電源幣:3750 | 積分:147 主題帖:38 | 回復帖:3824
LV11
統帥

mark....

偶沒事也鉆了下這個東東,和樓主的好象也有那么一點點不同,等有足夠時間做個驗證,再貼出來把大伙兒搞的暈頭轉向才行

2013/07/30 09:38:43
31
mko145
電源幣:1624 | 積分:0 主題帖:23 | 回復帖:582
LV8
師長

期待中 .........      

2013/11/25 17:08:01
56
nyh20028319
電源幣:0 | 積分:1 主題帖:21 | 回復帖:100
LV5
營長
這個東西看的很費解,很花時間
2018/09/18 21:57:11
88
459804117
電源幣:0 | 積分:0 主題帖:0 | 回復帖:12
LV2
班長
謝謝樓主的用心,好貼,值得學習
2013/07/30 11:02:19
32
mko145
電源幣:1624 | 積分:0 主題帖:23 | 回復帖:582
LV8
師長

(三)Coss

大家都知道 MOS 管的輸出電容 Coss 的存在。Coss上面會儲存和釋放能量,MOS管的開關過程中,也會造成功率損耗從而影響效率。

 

  (圖片摘自電源網官方  的 帖子:  技術博文分享——RCD鉗位電路

當MOS管關閉后, Vds 兩端的電壓迅速上升。電容 Coss 同時被充電。在技術博文分享——RCD鉗位電路一文中,(西安科技大學)劉樹林教授的觀點是 - “流過變壓器原邊的電流IP首先給漏源寄生電容Cds(Coss)恒流充電(因LP很大),UDS快速上升(寄生電容Cds較小),變壓器原邊電感儲存能量的很小一部份轉移到Cds(Coss)”

電源網官方   認為“漏感能量在傳遞到RCD鉗位電路之前,是有損耗的,損耗在于MOS管的輸出電容上,也就是Coss,因為,漏感能量要先給它充能,使得它兩端的電壓能達到鉗位電路的鉗位電壓,達到了鉗位電壓后,二極管才會導通,接著才是漏感能量向鉗位電路傳遞能量”

我比較認同后者。起碼來說漏感從一開就參與了給Coss充電,而當電壓上升到Vin+Vor的時候,漏感繼續給Coss充電,直至Coss上的電壓升至Vin+Vsn。 一個周期內漏感充電給Coss 的能量是

  

這些能量在Coss與漏感Llk的諧振中衰減,部分傳遞到次級輸出。剩余的部分在MOS再次開通時消耗在MOS管的導通電阻上了。其功率損耗為

  

2013/07/30 11:57:56
33
mko145
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LV8
師長

要想計算出Coss上的能耗,首先要知道 Coss 是多少。本例中所用的是‘富士’的 FMV11N60E。規格書中的 Coss 150pF(typical)是在電壓25V時的數據. Coss 隨電壓變化的曲線如下 -

  

由圖中可以看出當電壓升至幾百V 的時候, Coss 就只有幾十 pF 了。 于是電源網官方 在  技術博文分享——RCD鉗位電路 的帖子里指出 - “MOS管輸出電容上損耗的能量是非常小的,大概在漏感能量的 3%左右,所以可以忽略不計”

Coss上的能耗是不是真的很小,以至于可以忽略不計呢? 我們還是需要具體的計算一下。顯然這個 Coss 是很難準確計算出來的,只有用實驗的手段來測量其實際的數值。

2013/07/30 14:12:26
34
mko145
電源幣:1624 | 積分:0 主題帖:23 | 回復帖:582
LV8
師長

 

上面這個波形是典型的反激 DCM mode的開關管Vds的樣子。圖中左邊的諧振是初級漏感 Llk和 Coss組成的,右邊的諧振是初級電感 Lp和 Coss構成的。

   

實際上參與諧振的除了 Coss 以外,還有其他的一些電容存在 - 包括變壓器的初級線圈線間/層間電容 Cp(見上圖)、線路的分布電容以及次級反射到初級的電容等等 ..... 我們在這里用 Ctot 來代表所有這些電容的總和。 所以實際上,上圖中的諧振分別是 Llk和 Ctot、以 Lp 和 Ctot 所構成的。這里我們忽略其他的電容成分(以便于計算),近似地認為 Ctot = Coss + Cp。

這兩個諧振的頻率是很容易在波形上測量出來的。而初級電感 Lp和漏感 Llk 都是已知的,所以計算出 Ctot 并不困難 ~

1. 先看看初級電感 Lp和 Ctot 的諧振

  

由圖中讀出諧振的振蕩周期是  2.2uS / 2 = 1.1uS;已知Lp = 205uH,由諧振公式

 

計算出 Ctot 1 = 149 pF

2. 再看看初級漏感 Llk和 Ctot 的諧振

 

由圖中讀出諧振的振蕩周期是  402nS / 4 = 100.5nS;已知漏感 Llk = 2.1uH,由諧振公式

計算出 Ctot 2 = 122 pF

由這兩個諧振算出來的 Ctot 差別有點兒大,原因待查(也可能是測量的誤差)。由于其中的 Coss本身不是定數,隨電壓升高而下降,所以這個趨勢還是對的 ~   我們以Ctot  = 122 pF 繼續下面計算

2013/07/30 16:01:01
35
mko145
電源幣:1624 | 積分:0 主題帖:23 | 回復帖:582
LV8
師長

上面計算中 Ctot = 122pF 接下來算一算Coss 到底是多少 ~

由于 Ctot = Cp + Coss, 所以還要知道 Cp的大小才行。用12貼中諧振的方法,測得初級線圈電感和電容的諧振頻率為1.75MHz 。根據諧振頻率公式

 

計算出 Cp = 43pF  于是有  Coss = 122 - 43 = 79pF。 這個電容值實際上還包括一些線路分布電容、次級反射電容等等.......所以實際的 Coss 會比這個值還小。

計算 Coss上的能耗 -

得到 Pcoss = 0.368W  這個結果顯然不止 3% 那么小  ~
至此,讓我們回過頭來看看各部分的能耗。看看原本假設全部消耗在RCD 電阻上的能量實際上去了哪里 -

電阻 Rsn 上的能耗         PRsn = 0.5W
二極管 UF4007上的能耗      PDsn = 0.2~0.25W
MOS管輸出電容 Coss上的能耗    PCoss = 0.368W
-------------------------------------------------------------------
上面各項的總和是           1.07 ~1.12W

這個結果與用公式計算出來的 RCD 線路的功耗 1.32W 已經比較接近 。由于在計算和測試過程中有很多的近似甚至估計,誤差可以有10-30%。不過即使這樣,也還算是吻合的不錯 ~

2013/07/30 21:32:07
36
chenyankun
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LV8
師長

 樓主,看我看看我這個RCD怎么修改?這是我計算的數字R=2.45K,C=100nF,D是FR107

 

 

 

 

2013/07/30 22:35:07
38
higel
電源幣:724 | 積分:3 主題帖:24 | 回復帖:449
LV8
師長

好貼,必須頂!

2013/07/31 10:43:38
40
mko145
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LV8
師長

1.  如果還想把目前的 Vsn 降低點兒話, 可以試試把 FR107 改成 1N4004/7. 電阻值要改大一些。(留意一下二極管的溫度)

2. 如果這是滿載的波形,那么還似乎可以調整一下圈數比,來降低反射電壓 Vor。從而降低 鉗位電壓 Vsn

2014/07/01 19:53:28
61
xianrui1989
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LV2
班長

你好,請教一下,那個震蕩的波形會對輸出有影響不,我也遇到類似的問題,請問您是怎么解決的啊

2013/08/25 09:22:51
52
chenyankun
電源幣:1888 | 積分:14 主題帖:21 | 回復帖:589
LV8
師長
樓主,你計算出來的Coss不是79pF嗎,怎么用122pF了,還有Coss電容的上的電壓,應該不是全是漏感充電吧,在二極管沒有導通之前,初級感量應該也參與充電過程,到了嵌位的時候,Coss上的電壓才由漏感單獨充電?
2014/07/12 12:03:12
65
xx88jj88jj88
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LV4
連長
講得很好,頂起
2016/11/18 22:37:20
81
jingshilin168
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LV1
士兵
好帖子
2013/07/31 09:33:17
39
apemars
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LV3
排長

頂!!!

另外,在RCD中,D有用快管的,有用慢管的,樓主能否解釋一下各自有什么好處嗎?

2013/07/31 14:33:28
41
mko145
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LV8
師長

這確實是個有趣的話題,可以再開個新帖子了 ~     

2013/08/01 11:49:45
42
namin
電源幣:147 | 積分:0 主題帖:108 | 回復帖:247
LV7
旅長
也有這個疑問啊
2013/08/05 23:22:10
47
mko145
電源幣:1624 | 積分:0 主題帖:23 | 回復帖:582
LV8
師長

請參看 - 談談RCD鉗位電路中二極管D的選擇

2019/05/19 22:58:42
91
bxl001
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LV1
士兵
談談RCD鉗位電路中二極管D的選擇
2013/08/02 11:46:33
45
mko145
電源幣:1624 | 積分:0 主題帖:23 | 回復帖:582
LV8
師長

更新了第 33 - 35 帖的中有關 Coss 的部分 ~

上傳了“一些有關 RCD 參數計算的中英文資料”(在第一帖)供大家參考

2013/08/21 10:25:10
49
baigang918312
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LV1
士兵

分析很透徹,做個記號,以便下次閱讀

2013/08/24 10:38:02
50
duanwn
電源幣:302 | 積分:0 主題帖:0 | 回復帖:38
LV3
排長
好貼必須頂。
2013/08/24 16:31:15
51
risky000
電源幣:684 | 積分:0 主題帖:5 | 回復帖:127
LV5
營長
強帖啊,頂!頂!頂!
2013/10/06 17:30:29
53
蔣洪濤
電源幣:4672 | 積分:7 主題帖:20 | 回復帖:332
LV6
團長

很好

2013/10/07 09:15:27
54
peterchen0721
電源幣:10 | 積分:0 主題帖:9 | 回復帖:350
LV8
師長
強帖,佩服追根精神。
2013/11/25 16:51:36
55
nyh20028319
電源幣:0 | 積分:1 主題帖:21 | 回復帖:100
LV5
營長

二極管的參數怎么計算呀?

 

2013/11/27 08:39:41
57
woshiyean
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LV3
排長

測量漏感要在接近開關頻率處測量,非常同意!

樓主還有一個問題忽略了:

還有一點是次級側的漏感會耦合到初級來,所以,專測變壓器是不行的,要在板子上,將次級輸出二極管,電容用較粗的短路起來,再測試漏感,----注意頻率,這個得出的結果才是真正的漏感。

     因為次級的漏感Ls-lk耦合到初級為n2*Ls-lk。假設輸出5V,Vor為100V,那么n=20,次級1uH的漏感耦合到初級就是400uH!

    歡迎探討!

2014/07/13 09:21:56
66
merittj
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LV1
士兵

實際測試漏感就是短副邊,測試原邊。

 

2014/07/01 08:41:24
60
獵狐夢痕
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LV2
班長
您好!看了帖子學了好多知識!想請問一下,這里你貼出的電路時反激式的,我在書中看到正激式電路一般在變壓器初級接RCD電路實現磁復位功能,請問正激式電路中RCD磁復位電路分析和這里的是一樣嗎?
2014/07/02 17:31:20
62
yousi2180
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LV2
班長
好貼~今天都在學習你講的知識點。。。。
2014/07/14 13:01:51
67
75482758
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LV6
團長
謝謝分享
2016/02/07 11:36:29
72
lyzhust
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LV1
士兵
mark
2016/02/14 13:55:42
73
majianhai
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LV6
團長
學習
2016/02/18 13:35:32
74
成龍0927
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士兵
1024
2016/02/18 15:18:37
75
xiuquan1
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LV4
連長
好帖
2016/02/20 12:16:34
76
pmz0925
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LV1
士兵
2016/02/23 15:52:35
77
122013137
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LV3
排長
實驗的帖子在壇子里
2016/03/04 15:18:07
78
boy59[版主]
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LV9
軍長
好貼!謝樓主分享,受益非淺
2016/07/06 01:04:30
79
07031529
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LV2
班長
真心是好帖子,剛還看到fairchild的資料呢。
2016/11/27 20:29:49
82
zeitouabin
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LV1
士兵
好貼,深入,mark仔細看看
2017/05/05 17:05:27
83
為我所控
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士兵
感謝LZ,學習了
2017/05/18 13:58:43
84
cjhk[版主]
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LV9
軍長
這個帖子好,樓主相當用心
2017/05/29 10:55:39
85
creater
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LV6
團長
樓主人才啊,沒有沉淀十年以上的經驗得不到如此深入的見解
2017/05/31 14:23:58
86
jiyaofei
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LV2
班長
受益匪淺
2018/10/07 09:14:54
89
Huangkr16888
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LV2
班長
頂一個
2019/05/10 19:25:26
90
Mr陳鑫躍
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LV1
士兵
學到了,感謝樓主
2019/05/28 23:54:46
93
gem_
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LV1
士兵
各位大佬好,我想問一下,是不是只有隔離型電路才可以使用RCD電路,一般的boost和buck電路可以用RCD電路嗎?
2019/05/30 23:30:30
94
xiaoshuai5195
電源幣:0 | 積分:3 主題帖:1 | 回復帖:7
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士兵
請問為什么C上的電壓保持不變呢?關斷過程中不是會上升嗎
2019/05/31 21:03:45
95
xiaoshuai5195
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士兵
為什么電容上的電壓不變???
2019/11/04 17:11:53
96
lqh1972
電源幣:6 | 積分:6 主題帖:58 | 回復帖:50
LV5
營長
好貼
2019/12/27 12:44:20
98
基爾霍夫沒有眼淚
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士兵
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