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移相全桥的感悟

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司马仲达
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总工程师
  • 2015-1-15 15:18:03
做了一段时间移相全桥了,来谈谈感悟,以下仅仅是个人认为,有不对的欢迎指出:
移相全桥的核心就是:L,C,匝比,死区这四个参数的匹配,简单的和书上有的就不说了,
1、首先书上公司4/3CU2这个系数是错的,如果是外并的电容系数就是1。
2、在保证电源正常和软开关的情况下,L是越大越好
3、都是软开关时,有时C大了或L小了会开机异响,这时尽量增大L,把结电容能量抽走是王道,此时可能造成无法宽范围输出,增大变压器匝比,L和匝比尽量大,能保证宽范围开机和小的电压应力,小的炸鸡率。同时注意L不要太热。
4、死区时间应该尽量小,但大于Trr保险
收藏收藏35
hlp330
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  • 2015-1-15 15:24:14
 
L太大了,岂不是占空比丢失比较多,如果整体占空比小了的话,会不会峰值电流比较大?
司马仲达
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总工程师
  • 2015-1-15 15:44:21
 
我实测过 L变一倍 峰值电流也变不了2A的 占空比丢失多 只要能满足输出要求 和L不热的话 我觉得是可以的
就像普通PWM,设计成满载0.3还是0.4的占空比 都是可以出成品电源的
hlp330
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  • 2015-1-15 16:29:15
 
你的L变一倍的条件,应该是占空比不变的条件测试的吧?
司马仲达
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总工程师
  • 2015-1-15 16:42:27
 
应该是变了的 我仅仅变了L而已 一样都是闭环满载
hlp330
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  • 2015-1-15 17:08:33
 
,说明占空比没变啊。你的占空比的余量还比较大,没用到极限
司马仲达
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总工程师
  • 2015-1-15 17:13:11
 
记得是变了的 本来大L 是极限时输出了那么多功率 再大一点点就不行了 后来减少了很多
hlp330
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  • 2015-1-15 18:33:18
 
输入输出电压没变的话,实际的占空比,非驱动的,基本就没变。想变的话,改变变比或者电压测试一下
司马仲达
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总工程师
  • 2015-1-15 21:09:36
 
明天找波形确认
司马仲达
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总工程师
  • 2015-1-16 12:42:22
 
找不到了,变压器初级的脉宽肯定是一样的,只改变谐振电感的话,峰值电流变化确实是不大的
小斯AHUT
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副总工程师
  • 2017-5-3 16:20:05
 
有个问题请教,问题是这样的,我现在在做3875开环调试,我做的是三相输入AC380v,输出DC110v,20A 。完成了空载试验,在带载时,220w,440w,时,都没有什么问题,在做到660w的时候,开始的时候是没有问题的,过了一伙,准备做880w的时候,突然超前臂两个管子直通了,烧坏了,当时变压器也会响,后来查的感觉应该是占空比不稳定,会抖动,导致变压器响,直通了。应该怎样解决这个问题尼。


xing02100
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高级工程师
  • 2017-9-25 15:42:19
 
您好,请问你的问题解决了么,我也遇到类似的问题。谢谢!
小斯AHUT
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副总工程师
  • 2017-9-25 17:23:06
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什么问题,具体说说

潜伏的工程师
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助理工程师
  • 2017-9-25 19:56:06
  • 倒数9
 
大触,请问在轻载下,下管属于硬开关时GS驱动波形开通时震荡严重,这个有没有什么好的解决方案?急等!!!
小斯AHUT
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副总工程师
  • 2017-9-25 20:47:53
  • 倒数8
 
加大死区试试
xing02100
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高级工程师
  • 2017-9-26 09:41:54
  • 倒数7
 
就是加大负载会导致直通的问题,电流波形畸变。
小斯AHUT
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副总工程师
  • 2017-9-26 14:13:16
  • 倒数6
 
上个图形看看
xing02100
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高级工程师
  • 2017-9-26 14:42:03
  • 倒数5
 
图片如下,增加负载超过500W时,波形就会畸变。

捕获1.PNG (28.71 KB, 下载次数: 67)

捕获1.PNG
小斯AHUT
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副总工程师
  • 2017-9-26 16:04:19
  • 倒数4
 
你的移相角会变吗?你那两个驱动感觉在变化
hlp330
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  • 2015-3-3 16:07:05
 
滞后臂的软开问题如何改善?除了并电容之外(这个办法对轻载影响比较大),我现在滞后臂的VDS在GS开通的时候,总是到不了0V。
司马仲达
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总工程师
  • 2015-3-3 16:22:20
 
减少滞后臂死区时间,增加谐振电感,滞后臂加辅助谐振网络?
hlp330
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  • 2015-3-3 16:28:14
 
[size=13.63636302947998px]减少滞后臂死区时间,这个试过了,由于一直到电流反向,VDS都没到零,所以再修改也没用啊。
增加谐振的这个也试过了,有改善,但是效果不明显,1KW的电源,电感从20改到40uH了。
[size=13.63636302947998px]滞后臂加辅助谐振网络?
司马仲达
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总工程师
  • 2015-3-3 16:39:20
 
滞后臂加辅助谐振网络 就是很多书上有啊 阮新波啊 刘胜利啊 就是加一个电感换流
司马仲达
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总工程师
  • 2015-3-3 16:41:04
 
我再想想
司马仲达
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总工程师
  • 2015-3-3 16:56:57
 
ZVS的核心就是在死区Tr时间内,将MOS的C电容的能量用足够大了Lr抽走啊
增加 C是因为Tr时间内,Lr把C的能量抽的太快了,此时MOS还没有开通,导致ZVS失效,你不会早就抽光了C的能量,然后老久不开通吧……
再不行你改频率呗
hlp330
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  • 2015-3-3 17:01:35
 
我的情况是整个周期,C的能量都没有抽完,难道是电感Lr还太小了,需要继续增大?
司马仲达
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总工程师
  • 2015-3-3 19:58:20
 
那就先增加L呗,也不会坏东西的,大不了输出不够或者L烫呗
hlp330
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  • 2015-3-4 09:04:52
 
L加大到了50uH,终于有效果了。变压器感量也减小了
司马仲达
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总工程师
  • 2015-3-4 09:22:29
 
变压器感量也减小了?? 是减少初级匝数?
hlp330
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  • 2015-3-4 09:42:40
 
我直接磨的气隙,感量现在才1.5mH
司马仲达
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总工程师
  • 2015-3-4 10:07:55
 
我的移相或者不移相的全桥,变压器从来不会磨气息的哎,最多垫0.1的气息一层,但是不垫也没发现有什么问题过。而且初级感量全桥的我以前一般1mH左右就差不多了,没必要那么大去减少那么多励磁电流
开开鼠
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副总工程师
  • 2015-3-4 10:13:56
 
用漏感做谐振电感在移相全桥上,变压器发热厉害不
hlp330
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  • 2015-3-4 10:39:25
 
我开始也不磨气隙,感量6mH,现在改成1.5mH了,励磁电流大点,确实对软开关有好处。
漏感[size=13.63636302947998px]做谐振电感,不好控制感量啊,都是单独拉出来的,集成的话,损耗肯定不小
司马仲达
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总工程师
  • 2015-3-4 10:45:51
 
我不用漏感做谐振电感,那样次级尖峰会大的,你变压器电感变小后,漏感也会变小的,所以相应的谐振电感要加大一点
hlp330
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  • 2015-3-4 10:52:46
 
漏感确实有变化,但是变化不大,我再加点谐振电感看看
司马仲达
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总工程师
  • 2015-3-4 12:50:28
 
嗯,像我这需要十来uH的Lr的话,变1-2就会有一定影响了
hlp330
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  • 2015-3-4 13:09:17
 
那你的功率应该比较大,管子的结电容小一些
司马仲达
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总工程师
  • 2015-3-4 13:27:54
 
嗯 我都200PF以下的,2000PF的上了八成就炸
开开鼠
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  • 2015-3-5 13:53:42
 
管子标称的COSS可是非常大的哦哈哈
司马仲达
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总工程师
  • 2015-3-5 14:09:12
 
我做了一个表,都折合到350VDC来算,因为不同厂家给的这个值经常测试电压不同。350VDC时,我选的管子一般都是在200-300PF以下
开开鼠
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  • 2015-3-5 14:33:58
 
你那问题搞定了没
司马仲达
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  • 2015-3-5 15:52:18
 
没……
而且是哪个问题啊……
我好几个问题的……
现在发现就是PWM占空比低的时候,会有振荡,调PID无效,正在头疼中。但是据说振荡也没事,电池可以照样用
hlp330
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  • 2015-3-6 11:50:30
 
司马兄用的是什么MOSFET,反向恢复时间是多少呢?
开开鼠
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  • 2015-3-6 12:13:21
 
他用的是普通MOS,因为他的开关频率很低,死区时间够大,所以普通MOS足够了的。
hlp330
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  • 2015-3-6 12:15:34
 
死区时间和反向恢复时间是否有必然的关系呢?
开开鼠
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副总工程师
  • 2015-3-6 12:21:22
 
死区最好能大于反向恢复时间把。不过ZVS了死区比反向恢复时间小点也没事的啊
hlp330
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  • 2015-3-6 13:20:04
 
如果实现了ZVS,死区确实可以小点。如果硬开关的话,死区是否可以完全避免反向恢复导致的直通问题呢?
司马仲达
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  • 2015-3-7 08:37:36
 
不可以
司马仲达
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  • 2015-3-11 13:51:23
 
330和鼠工,等人,谁知道汽车BMS系统需要多大电流供电啊,需要27V 10A以上吗?
开开鼠
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  • 2015-3-13 08:19:13
 
我们的BMS供电只要3W-5W哦,还是电池供电的,跟硬币大小一样的一个DCDC。。
你那是给大炮供电啊哈哈
YTDFWANGWEI
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  • 2015-3-13 14:03:17
 
多少串电池的BMS用3-5W?能实现哪些功能?
开开鼠
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副总工程师
  • 2015-3-14 08:17:22
 
这个跟电池大小没有关系。如果算上主动均衡的话,那么主动均衡自己就可以提供足够的功率来给BMS用啊,比如吸合几十个继电器
司马仲达
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总工程师
  • 2015-3-14 10:12:23
 
主动均衡貌似是一个电源,也属于BMS吗?
以前做过一个防止每个电池过流的电路,BUCK电路,限制每节电池的均衡,这也属于BMS系统里面的吗?
BMS系统哪些部分消耗功率?
司马仲达
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总工程师
  • 2015-5-11 10:10:21
 
你们充电机一般质保几年,按客户一天使用多少小时算?
luck2013
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副总工程师
  • 2017-3-30 16:29:30
 
欢迎楼主出来讲课
开开鼠
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副总工程师
  • 2015-3-6 12:12:45
 
充电机震荡跟电池能不能用没啥关系的啊,就是对于充电机自身会有影响,可能工作情况不好炸鸡也有可能啊
hlp330
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  • 2015-3-6 19:57:08
 
移相全桥轻载的损耗过大的问题,有没有什么办法可以改善呢?
司马仲达
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总工程师
  • 2015-3-13 13:40:37
 
通讯时而有,时而没有貌似被干扰的情况遇到过没?
开开鼠
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副总工程师
  • 2015-3-14 08:15:55
 
有的,在实现ZVS的情况下,这种往往跟你主电路PCB走线及布局不好。另外采样线或者控制线距离过长容易受到干扰,同时滤波措施错的不到位,基本上就是这3种情况
司马仲达
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总工程师
  • 2015-3-16 10:26:36
 
滤波措施错不到位指的是哪里的滤波,单片机还是控制芯片还是可能其他?
我在单片机VCC和GND外部增加了电解电容和独石电容滤波,发现没有改善
qaz50526
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  • 2017-3-21 19:56:13
 
用ISL6753就好了
maileyang
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  • 2015-3-14 20:53:49
 
楼主写的非常好。前不久也写了一个关于谐振参数选择的笔记,因为水平有限,所以请大家帮忙指正。
主题:在移相全桥的原边MOS上并联电容的意义的思考
时间:2015年/01/06
在之前学习和研究移相全桥时,只是知道为了实现ZVS原边管子上的电容应该越小越好。所以当别人说到在滞后管上并联电容的时,总觉得这个动作和移相全桥的出发点不一致。移相全桥为了给滞后桥实现ZVS,需要的是更少的寄生电容。为什么还要在滞后桥上并联电容?
这个问题的答案就是:死区时间。处于可靠性的考虑我们需要加入较长的死区时间,死区时间太短,仅仅是为了满足ZVS而使用较小的死区时间,对全桥系统来说,风险还是蛮大的。
下面这张图很形象的说明了,在谐振电感和管子的COSS电容谐振时,何时开通为最佳点。谐振电感的电流需要能完全带走COSS的电荷,表现为谐振的正弦波的电压下降到0V,此时开通为最佳点。如果因为死区时间的关系,当滞后桥VDS的电压下降到0V后,死区时间较长,此时不能开通管子。那么谐振电感和COSS电容的谐振电压波形,又会将VDS的电压抬高。如此等VDS的点电压抬高后,死区时间也到了,此时在开通管子,就是硬开关了。






那么如何平衡死区时间和谐振电感以及COSS的参数呢?
首先明确的是,LC谐振网络的频率和一个谐振周期所需要的时间:
下面是一个简单的例子:
谐振电感 Lr =33uH
参与谐振的电容(管子的COSS和变压器的寄生电容) Cr = 0.58nF
那么可以得到的这个谐振频率为115KHZ
一个完整的谐振波形是两个连续的正弦波,然而我们只是需要这个波形的1/4时间,也就是上图中,将VDS下拉到0V的这个时间,只是谐振时间的1/4。(上图已经很形象了)。

可以计算出来,1/4的时间只是217ns。





很显然,采用217ns,作为死区时间可以很好的实现ZVS。但是217ns处于可靠性来说,又太短了。如果我们需要采用350ns的死区时间。那么就意味着这个谐振网络的频率要降低,要降低到4*350ns的一个周期。如果保持参与谐振的电容量不变,那么只有改变参与谐振的电感,把电感量加大,可以实现更长的谐振周期,达到350ns的死区时间内,完美的实现软开关。
但是我们知道又有另外一个问题,在滞后桥关闭后,原边电流换向时刻。阻碍原边电流快速上升达到副边电流的*匝比的值,只会受到谐振电感的阻碍。较大的谐振电感,会使原边电流在换向时刻上升速度减慢,那么反映到副边的是较大的占空比丢失。
下面是一个简单的例子,加入换向时原边电流需要快速上升到5A,那么电流在过0后,上升到5A所需要的时间为0.42us,当开关频率为100KHZ,那么反应到副边的占空比丢失为8.4%。显示不能加大的谐振电感的值,必须要另寻出路。




这个时候也应该会到主题上来了,兜了一圈,其实要说的解决办法就是在滞后桥上并联电容。我不改变电感的值,我总能改变电容的值吧。简单的并个电容就好了,加个电容就能延迟谐振周期,达到配个死区时间实现ZVS
还是这个简单的例子,保持谐振电感不变,我只需要加入820pF的电容,就可以实现接近350ns的死区时间内实现ZVS

结束语:在滞后桥上并联电容,通常是为了满足死区时间,但是也要选择合适的参数,否则实现了硬开关就得不偿失了。

hlp330
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版主
  • 2015-3-16 09:29:14
 
,分析的不错,只是并电容后,轻载的损耗问题就更严重了
开开鼠
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副总工程师
  • 2015-3-16 14:56:55
 
有得必有失啊哈哈
司马仲达
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总工程师
  • 2015-3-16 10:26:59
 
这位兄台总结的很好,赞
开开鼠
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副总工程师
  • 2015-3-16 14:57:44
 
兄弟,这可是很多大师们避而不谈的秘密啊哈哈。你弄出来对新手是个很大的福利啊
maileyang
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版主
  • 2015-3-16 19:54:54
 
哈哈哈
lgzdhdq
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助理工程师
  • 2015-5-24 17:21:50
 
这个思路很新颖,可不可以解答一下我的疑惑,另外您的插图的出处能否告知一下,想研读一下原文。谢谢啦!
电源学徒工
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初级工程师
  • 2015-3-17 15:26:17
 
懂得越多,却慢慢感觉自己好像越无知呢。感觉知识是学不完的,感谢二位高手的精彩分享,不错不错!
司马仲达
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总工程师
  • 2015-3-17 15:27:43
 
精辟
lgzdhdq
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助理工程师
  • 2015-5-24 17:02:22
 
SHANCHU
souhaiter
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本网技工
  • 2016-11-26 21:58:03
 
当谐振到1/4周期时,二极管导通后,谐振电路将不存在了,这样来说,谐振周期应该是越小越好
eillusion
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本网技工
  • 2017-3-21 22:55:33
 
当初做毕设研究这个,还走进误区了,最后受老师点拨才懂得这个道理。
张合
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学习了  1150KHz   
slslsl651
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tiezhuyx
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  • 2016-6-27 15:42:35
 
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  • 2016-9-19 19:40:01
 
学习,我也开始玩移相全桥了。
李加里
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本网技师
  • 2017-3-17 20:25:29
 
学习了涨姿势了,我也正在设计一个3.5千瓦输入 AC220V输出DC56V的电源。

wszdxp2004
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Mark!!!
jinlinzhang
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  • 2017-5-17 08:20:56
 
谢谢楼主
liu118
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MARK!!!
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wy17697501
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  • 2018-1-1 17:50:30
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各位大佬元旦快乐。原谅我新的一年就带来了新的问题,哈哈,问题如图所示,单移相全桥控制,为什么仿真中移相角变大后,Vout也增大。而我做的实验中移相角增大后,Vout是减小了,并且功率损耗十分严重。。。费解,求大佬指点

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