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原创

【8th 原创赛】+ 1500w的60v电池充电器

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xd285070
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副总工程师
  • 2017-12-26 18:51:47
这个帖子进过3个月的历程总算是基本结束了,过程大概如下:
   PFC部分调试还算顺利,LLC部分一开始选定的NCP1399芯片作为主控芯片,结果是在LLC第一次上电就炸了,板子内层都炸断了。后分析是驱动的问题,在改完驱动以后就没有炸鸡了。同时在LLC和PFC中间加入了保险管,确实可以有效的防止LLC炸鸡损坏pfc级,也不至于炸毁板子。
  在后来就是用这个板子做了款STM32单片机控制的LLC,只用了10天时间,就完成了,我觉得思路还是可以的,同时在做的过程当中发现了LLC固有的启动BUG。
   数控板的LLC做完以后,在优化NCP1399方案的时候,发现在过载的时候,NCP1399因为自适应死区时间很有限,会进入ZCS状态。同时发现芯片没有峰值电流保护!!!虽然1399在稳态的时候,其动态响应还是很快的,但是作为近电流模式的芯片,居然没有峰值电流保护,所以果断放弃。
  放弃NCP1399以后,尝试了三垦的方案,但是三垦的方案自有的最小死区也相当大,所以导致在谐振点的时候,居然都不能zvs。在过载的时候,也没有体现PDF说明那样的有防止ZCS的能力,三垦的也放弃了。
  放弃三垦的方案以后,飞线试了一把TI的UCC256301,可惜本领有限,在ic出了2个波以后,无辜损坏!(可能和飞线有关系吧)初始感觉,ic不好调,放弃!最后在群里交流的时候,没想到新电元的罗工也在群里,所以看了下新电元的芯片。
  在看了新电元的芯片以后,有优点也有缺点,缺点是芯片没有一个跳频脚,所以在空载的时候,pwm都是连续的,这样会导致空载的电压比较高,不过实际加载了1.5w左右的死负载以后,输出电压就能控制主了,在把最高频率放高一点,400K,输出算是稳住了。但是这个连续好处就是输出电流检测的话,就比较容易了,因为在跳频状态下,输出电流也是脉冲的,比如NCP1399,不同电压下,波形连续的功率不同,差不多500w吧,变压器也有低频声音,单片机检测电流也很麻烦。所以这个波形连续是个双刃剑,个人感觉,充电还是要波形连续的,因为电流好检测。
  新电元的芯片在过载的时候,防止zcs的能力也是有限的,波形比较乱,有轻度zcs的迹象,但是有峰值电流保护,所以mos的峰值电流和电压也没超,经过各种短路测试下来,表现还好,输出短路都是恒流状态。因为这个电池充电,电源瞬间过载是很容易发生的!
  在初步选定ic以后,就是功率部分的升温测试了,结果发现集成式的变压器,温度很高,主要原因是气息太大造成的!首先是试着个变压器加散热片,但是效果并不是太明显。同时发现NTC做的pfc启动冲击电流比较大,所以就在pfc小板上面加了延时电路,上电延时吸合继电器,继电器吸合以后在延时开启pfc。
   为了吧主变压器的温度减低,想了办法就是外置激励电感和谐振电感,主变压器不磨变压器。谐振电感相对还好,主要是激励电感,试过铁粉芯来绕制,结果发热比较严重,最后还是采用pq3225来制作,温度可以接受,在结合板子,把这个2个电感放到风扇前面。同时发现PFC的mos温度比较高,主要是频率太高以后,损耗比较大,mos的热阻有比较大,所以把频率减低到90K以后,损耗小了许多,温度也可以接受。
  温度解决以后,发现风机会干扰环路,cv切换到空载的时候,环路响应不过来,输出电压过冲比较严重2个问题。对于风机干扰环路这一点。把辅助电源设计成2路,控制隔离控制,同时对环路的光耦供电加rc滤波稳压管稳压。得到相对干净的直流以后,效果比较好,而过冲的问题,就是加了个无源的电路去拉光耦。但是加入的防过冲电路,在电池实际充电的时候,如果是突然接入电池,这个过冲电路会干扰环路以至于环路震荡不能正常工作,减低仿过冲电路的效果以后,改善就比较明显了。但是过冲就相对比较高了。但是并没有超过器件的应力,所以也不担心了,我觉得这个防过冲电路最好是单独加一个光耦去拉初级的FB效果应该会好一点。
  过程基本就是的了,把数控版的排除在外。主板一共改了3次,llc控制部分一共改了5次,辅助的电源和pfc小板改了2次。才达到现在这个效果。
  今天还知道个不幸的消息,板子上用的pfc辅助电源,TM0868高压BUCK芯片,原来公司停产了,所以那个要换掉,换这个等客户把机子试产了以后在换吧,那个部分影响不大。

如果总结说点什么吧:
   额,充电器吧,输出电压范围比较宽,LLC这个拓扑并不太适合做这个事情,正激类的拓扑比较适合。LLC功率做大以后,变压器的发热相对来说是比较难优化了,如果空间允许就选大一点的变压器或者多个变压器,让散热变的简单一点。正激来做这类案子就是效率可能相对要低一点点。现在整机满载效率在93左右,最高效率在65多v谐振点的时候接近94的效率。正激做的话,效率可能就只有92左右,会低一点点,但是可靠性和寿命比LLC高得多,只要散热过得去。还有个就是LCC拓扑了,这个主变压器不磨气息,频率变化范围也要小很多,所以这个也是可以值得研究的方向,只是相关论文比较少。

----------------这个是准备试产的原理图,今天画了一天时间改过来了,如果后续改BUCK部分就不在更新了: 2018-04-18-72V 20A原理图.pdf (925.21 KB, 下载次数: 129)
caochicqu
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高级工程师
  • 2017-12-26 19:09:52
 
楼主可以考虑用英飞凌的ICL5102这个芯片,功耗很低,PFC+LLC集成控制的芯片
hwx-555
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总工程师
  • 2017-12-26 19:16:58
 
这个搞不到1.5KW,PFC模式不行
caochicqu
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高级工程师
  • 2017-12-26 20:49:50
 
你这是大功率了,楼主多分享点资料,让菜鸟学习学习撒
xd285070
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副总工程师
  • 2017-12-26 21:31:30
 
功率稍大的,一般情况下都不会使用集成的,主要是走线上要方便很多,调试起来也要方便很多。
--
特别是布局和走线上,最好是模块化处理,包括供电,像pfc就是个比较大的干扰源,应该要远离LLC的控制和反馈部分,不然干扰信号串进去,一带功率,电源就瞎跑了。最好的就是物理隔离了,用铝壳把pfc和LLC部分完全分开,PFC对LLC来说就是个400v的母线而已,这个在公司的机子上吃了大亏,就是走线和布局上面
better
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初级工程师
  • 2018-3-9 15:32:02
 
功率大了就会有这个问题,PFC要与LLC隔离
XSH3327783904
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本网技工
  • 2018-3-20 10:13:57
 
你好  我司也是开发1500W 56V28A  跟你这个很接近  想得到你的支持   可咐一定的劳务费用  买点水喝喝  不知你意思如何  我Q号  277201853
ZHIYIyunmeng163
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高级工程师
  • 2017-12-26 20:06:07
 
不知道你这个计划效率做到多少呢
xd285070
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副总工程师
  • 2017-12-26 21:26:30
 
94吧,PFC级效率97到98,LLC部分效率在97左右应该么多少问题,总体应该在94左右才是正常的
liguanghui2588
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实习版主
  • 2017-12-26 21:01:44
 
stm8做充电管理
xd285070
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副总工程师
  • 2017-12-26 21:36:22
 
STM8,做充电管理,输出的电压电流,和实际的电池电压,以及系统温度,大概4到5个ad口,2路调整电流电压的pwm,和电源的使能控制,风机控制,内部系统完全够用。如果是做OBC,牵扯到通信,因为通信和输出是隔离的,所以那部分可以单独做。
liguanghui2588
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  • 2017-12-27 09:18:12
 
能否上传通过pwm控制充电电压和电流的电路
shuier1028
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初级工程师
  • 2017-12-28 21:50:28
 
我有全套方案
shuier1028
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初级工程师
  • 2017-12-28 21:53:05
 
用单片机发出PWM波,然后经过二阶巴特沃兹低通滤波器取PWM的平均电压,送到PID的参考端。

QQ图片20171228215254.png
HW1015
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助理工程师
  • 2017-12-29 08:58:26
 
你这电路我见过,连参数都一样
liguanghui2588
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  • 2018-1-2 17:27:00
 
能否发我一份,非常感谢
YTDFWANGWEI
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  • 2017-12-29 09:11:27
 
我都是直接利用RC滤波,两次RC滤波以后,线性度还可以。
liguanghui2588
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  • 2018-1-4 08:29:06
 
您有这方面电路参考一下
liguanghui2588
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实习版主
  • 2017-12-29 10:17:40
 
来一个全的,学习一下
xd285070
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副总工程师
  • 2017-12-29 01:56:03
 
方法有好几种,例如把一个直流电平叠加到输出电压和电流的采样端,第二种就和楼上的兄弟差不多,直接改变环路的参考端来调整输出电压。
第一种一般用于自供电的小充电器中,第二种一般用于有辅助电源的充电器中,我也是采用的第二种,只不过PWM转DAC部分,是RC滤波,运放跟随而已。
hwx-555
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总工程师
  • 2017-12-28 08:09:25
 
STM涨价好厉害,之前用了颗STM8S003F3,从1一块变成3.5了
liguanghui2588
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实习版主
  • 2017-12-28 10:05:33
 
涨价是真的假的啊,都在说stm32涨价,我们用的103不知道涨价没?
hwx-555
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总工程师
  • 2017-12-28 16:33:21
 
确实是这样。
liguanghui2588
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  • 2017-12-28 17:30:46
 
ST的都涨了,那相应的开发板都要涨价了
万正芯源
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  • 2017-12-29 09:17:43
 
我们不涨价。。。
liguanghui2588
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实习版主
  • 2018-1-4 08:25:31
 
您是做那一块的
xd285070
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副总工程师
  • 2017-12-29 01:57:07
 
对啊,今天画原理图,问同学IO口才得知,这单片机全线涨价且缺货中,所以干脆直接就改型号了,改了个3块钱的,超强型
hwx-555
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总工程师
  • 2017-12-29 08:16:40
 
最好够用就行,后面应该会降下来
liguanghui2588
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实习版主
  • 2018-1-2 17:29:52
 
开发板还有几个,还是存着吧,涨价也涨不了多少
kindboy02222
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助理工程师
  • 2017-12-27 17:13:49
 
期待大作。
shuier1028
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初级工程师
  • 2017-12-28 21:49:50
 
NCP1654+UCC25600+PIC16F1936 60V15A,72V15A,60V20A
全系列1.2KW 低速电动汽车充电机
已经批量生产了
万正芯源
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  • 2017-12-29 09:17:02
 
ICE2PCS01G+TEA19161   1.5KW 以试产 10台。这么大的都没有么量没有人要,
hunter4051
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高级工程师
  • 2018-1-12 16:19:29
 
搞个原理图来学习学习。。。。
hunter4051
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LV6
高级工程师
  • 2018-4-19 11:32:11
  • 倒数7
 
有没有相关资料了解了解,参看参考
shuier1028
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初级工程师
  • 2017-12-28 21:55:30
 
现在研究这个有点晚了。
现在汽车行业(虽然是低速电动汽车),对质量的要求比较高了。
几百个PPM控制才是关键。
xd285070
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副总工程师
  • 2017-12-29 01:59:36
 
那要恭喜了,我这个客户,可能是自己用,也可能卖出去,具体我不管,但归根结底,3个字,想挣钱
何仙公
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  • 2017-12-30 08:32:21
 
啥叫PPM?
xd285070
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  • 2018-1-2 15:16:13
 
就是100W台,坏几百台
chaos2008
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副总工程师
  • 2017-12-29 08:08:28
 
留个印,关注下
ruohan
  • ruohan
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  • 2017-12-29 09:31:37
 
可以考虑做DCDC的电源,现在新能源汽车需要这种
xd285070
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  • 2017-12-29 18:26:27
 
按计划走,昨天奋战一天,把原理图搞出来了,虽然不是最终的,但是大致结构就是原理图中的了
e_xp
  • e_xp
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高级工程师
  • 2017-12-29 21:30:36
 
楼主很有分享精神,促进行业进步,期待源程序
xd285070
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  • 2017-12-29 21:54:20
 
这个就不用期待了,不会单片机的哈
xd285070
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副总工程师
  • 2018-1-2 15:19:34
 
初始BOM报价为206左右,大部分都17%含税价,客户同意,下一步就是PCB绘制了,结合整机的散热方式,PCB放在一个U型铝壳中,U型铝壳在放到大号外壳密封。PCB绘制采取直接绘制,根据原理图来,看5号左右能不能把PCB搞完
YTDFWANGWEI
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  • 2018-1-2 15:33:46
 
成本跟我们这的采购成本差别好大。我们这里光做个盒子估计就得上百块。
lizlk
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  • 2018-1-2 15:51:58
 
来给东哥顶贴的来了。
xd285070
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  • 2018-1-2 18:35:48
 
谢谢捧场
xd285070
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LV8
副总工程师
  • 2018-1-2 18:35:22
 
就是一楼的BOM单,电阻电容二极管那些都是按嘉立创的现货价,要是采购报价出来,差太多,那水分肯定就有点重了
心如刀割
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高级工程师
  • 2018-1-2 19:53:33
 
没看到有价格呢?
xd285070
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LV8
副总工程师
  • 2018-1-2 22:49:02
 
bom报价,私发
YTDFWANGWEI
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版主
  • 2018-1-3 08:14:32
 
也不是水分的问题,因为这边代理商少,而且用量少的话,价格相对会高,也是没办法的事情。
westbrook
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副总工程师
  • 2018-1-29 15:43:07
 
我想问下最后200RMB做出来了吗?
xd285070
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LV8
副总工程师
  • 2018-1-29 18:01:41
 
200不含税还有希望,含税肯定是没希望了,现在改版,驱动部分改为ic驱动,又是成本加了7.8块哦
chaos2008
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副总工程师
  • 2018-1-30 07:42:26
 
为什么考虑改成IC驱动了?
westbrook
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LV8
副总工程师
  • 2018-1-30 11:40:23
 
我说呢,我现在做一个电池充电管理的模块,28V/8A,要求是含税价200RMB,感觉好困难!
xd285070
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LV8
副总工程师
  • 2018-1-30 18:42:40
 
28v 8a,才300w啊,如果是ac-dc的,一般要求下的,用到200块的成本,那不知道要上多好的料了
westbrook
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副总工程师
  • 2018-1-31 12:56:44
 
要带电池管理的,而且要求非常多,你估计不了解情况,200RMB肯定是下不来的。
xd285070
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LV8
副总工程师
  • 2018-1-31 22:20:31
 
成本基本都是硬件成本了,200块的硬件,确实要做很多事情了,主功率回路,300w要不到多少钱
YTDFWANGWEI
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  • 2018-2-1 08:49:32
 
这个要看你的电池管理功能是什么了,电池管理部仅仅是一个充电器的问题。
westbrook
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副总工程师
  • 2018-2-1 21:07:45
 
首先要有电压和电流实时分开显示,其次对电池充电,保证高低温条件下都要能充满,当市电不能工作时这个时候需要电池供电,电池供电的时候输出电压要恒定,不能跟随电池的电压变化。还要有RS232对外通信,对电池的内阻要进行检测,不能采用大电流放电法进行测试,在高低温条件下精度要求比较高。还要有各种告警信号、指示灯指示电源的运行状态,还要告知系统电池的充电电量和放电电量等等一些功能。如果是单纯的一个电源+一个电池充放电,那成本也高不了哪里去。
xd285070
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副总工程师
  • 2018-2-2 03:41:23
 
200块,应该还是可以的,硬件拓扑部分要不到那么多成本,而各种测量,相对来说成本也较低,只是像这种麻烦的东西,肯定是需要很多时间去搞,这个是最烦的了
YTDFWANGWEI
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  • 2018-2-2 12:44:53
 
200块应该是不够的,而且确实像你说的这样,项目的难点不是硬件,而是将各部分都实现的且要组合起来,而且这种东西估计是没有量的,属于定制产品,那成本就占很小很小的了,10%估计都不到。
心如刀割
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  • 2018-1-2 19:52:26
 
跟贴学习。
希望后面也讲解一下充电土管理部分
qinzutaim
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高级工程师
  • 2018-1-2 22:19:59
 
潜来偷师,先做个标记.
xd285070
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副总工程师
  • 2018-1-2 22:47:06
 
共同学习,画了大半天的封装,大致功率部分布局放了下,确定下PCB大小暂定为190*125MM,打算采用1盎司4层板来画pcb,工艺方面尽量采用顶层贴片加小板,底部少放器件最好是不放。--
190-125.jpg
xd285070
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副总工程师
  • 2018-1-2 22:51:16
 
谐振电感改成了pq2625,cbb电容改小了封装,有可能辅助电源会改一下,也可能不会,边画边看吧,1楼的原理图只是个大体思路,对了,上面的谐振参数可能是不准确的,因为现在还没有涉及到算参数环节,就先大致写上面的
心如刀割
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  • 2018-1-3 20:03:31
 
20A,L2够不够大?得用多粗的线呢?

xd285070
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  • 2018-1-4 00:46:21
 
2.0的线,pcb打的3mm的洞,这个不怕。
--
今天把PFC部分画完了,本来说好的190mm,不知道什么时候变成192了,pfc控制采用小板工艺,把改检测的脚都留起来了,目的有2个,小板工艺能够加强ic的抗干扰能力,第二个是万一这个ic不行,万一,,,,还可以改小板,改方案,哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈,明天目标是把LLC部分画完
--
pfc ok.jpg
心如刀割
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  • 2018-1-4 06:21:14
 
4层板呀,不错啊。还不用网络的高手,
xd285070
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  • 2018-1-5 00:07:19
 
不要网络速度快得多,想放个什么封装的电阻就放什么电阻,想怎么走线就这么走线,哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈
THTTH1982
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  • 2018-1-5 08:55:52
 
希望你出错,一错一再错,改了再改!,其实你1200W 可以用NXP的1716程工做了个1300W的
效率好像挺高的。 PFC与LLC集成的
心如刀割
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  • 2018-1-5 09:24:09
 
有分享出来吗?
chaos2008
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  • 2018-1-5 09:27:20
 
心如刀割
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  • 2018-1-5 09:30:42
 
谢谢
THTTH1982
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  • 2018-1-5 10:00:13
 
是不是我不知道,但CRM在PFC做面那么大的功率,我个人觉得不好,因为峰值电流太大了。纹波也大,我建议小东哥改成28060做,有优势。这样PFC的纹波小很多,那个电感也不是很大,PFC的大电容也不用这么高的容量(成本自然就会一下降)寿命也会增长。纹波小,对后级的LLC也小很多,
son2011
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高级工程师
  • 2018-1-5 11:04:27
 
这PFC不是CCM模式吗?
THTTH1982
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  • 2018-1-5 11:08:57
 
我是说程工那个1716做的那个1300W
xd285070
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副总工程师
  • 2018-1-5 13:29:02
 
看了下28060是交错式crm,这个做1000w以内应该有优势,但是不适合1000到2000的,这个适合单级ccm,在大就上28070了
THTTH1982
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  • 2018-1-6 17:19:29
 
本人800W-1000W就是上的28060
xd285070
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副总工程师
  • 2018-1-5 13:25:24
 
完全不是一样的东西啊,我这个可以超神到2kw
chaos2008
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  • 2018-1-5 09:23:02
 
自己做做试验其实怎么样都可以!楼主完全没有恶意啊
不过其实还是奉劝各位做产品还是不要这样,我们有位人挺好的工程师就是这么弄的,产品量产了,自己后来因个人原因离职了,结果产品有点问题了,找问题发现原理图和PCB图对不上。。。
心如刀割
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高级工程师
  • 2018-1-5 09:27:08
 
呵呵,你还别说,我们之前很多老的产品连个原理图都没有的。
THTTH1982
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  • 2018-1-5 10:01:57
 
这个人是不是叫“刘一首”
xd285070
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  • 2018-1-5 13:40:04
 
哈哈哈,特殊情况特殊处理,这个案子时间比较紧,就没有导网络表,1楼的原理图只是个大概的方向。但是话说回来,如果一家公司连一个看PCB反分析原理的人都没有,那想做大,怎么可能嘛。--
举个例子,买了家其他家的机子,拆开分析一哈,不能说别人没原理图,就不知道怎么分析了吧,哈哈哈哈

何仙公
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  • 2018-1-5 16:28:08
 
不巧,这是个短平快的时代。打字都流行几个字
xd285070
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  • 2018-1-6 02:02:33
 
很可惜,今天有事耽搁了一哈,未能完成最后控制板的绘制,只完成了对初级LLC,1399的绘制,次级元器件比较多,单面贴片很有可能放不下,但是如果采用双面双贴,生产工艺上面有会显得比较复杂,这个不希望了,最后还是采用单面贴片吧,把局部0805的电阻电容改成0603,看是否能贴下去。--
不过后面2天因为还要调试个4.2v 17.5a的反激,所以暂时先停下来,预计8号开始画,pcb,10号发出去吧
次级.jpg
hwx-555
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  • 2018-1-6 08:55:37
 
小信号部份用0603挺好的,布局走线更简短些
xd285070
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  • 2018-1-6 20:37:39
 
最终还是用0603画了单面,哎,当时完全没考虑过要用0603的料,所以料盒之类的都没准备
心如刀割
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  • 2018-1-6 09:55:29
 
速度很快了
THTTH1982
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  • 2018-1-6 17:21:46
 
言之有理,看SCH的人,多半是不在同一个级别上.赞同请举手,我相信坛子里好多少画PCB都没有原理图吧,都是临时从肉脑里输出来的.
xd285070
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  • 2018-1-6 20:35:49
 
哈哈哈,这让我想起原来的同事,10来年的经验,只会反激,搞个正激的机子,测试一哈,无从下手
qinzutaim
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  • 2018-1-7 20:24:24
 
10多年不换地方还是总找做反激的?
xd285070
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  • 2018-1-7 20:59:56
 
事实就是那的哇,我待的那家公司已经待了,4,5年了,自做点小充电器,也就是只有反激类型的了,这个如果自己下去不折腾,很有可能就是这样
心如刀割
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  • 2018-1-7 21:26:43
 
这就有点太那个了,正激反激也相差不了多少
xd285070
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  • 2018-1-7 22:15:22
 
还是很有区别的,一个问题,如何减低正激续流二极管的尖峰,措施和理由。
--
哈哈,这本打算是面试的时候,反问考官的
心如刀割
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  • 2018-1-8 07:05:34
 
有在初级串电感的,m没用过。反正一直都是续流管耐压用高点。楼主指点一下
xd285070
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  • 2018-1-9 01:17:14
 
措施有好多种但是效果最好的还是,减低初级电流斜率,输出二极管尖峰自然就下来了。
--
板子已经发出去了,预计13号板子回来
YA.jpg
心如刀割
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高级工程师
  • 2018-1-9 10:06:06
 
原来是这样。
一语中的
xd285070
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  • 2018-1-13 16:26:26
 
板子回来了,接下来的几天就是实物的调试了,一步一步来,首先是PFC的设计和调试
--
板子.jpg
xd285070
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  • 2018-1-13 18:21:38
 
PFC这一坨有2个部分,一个是pfc本身,一个是辅助电源。
--
先计算下PFC部分,规格是180v最低输入,最大输出是72v 20a,就是1440w,PFC就算1600w好了。
  交流的有效值峰值电流就是1.414*1600w/180v=12.5A,PFC是CCM工作状态下,纹波系数设为0.4,那单周期的峰值电流就是1.2*12.5A=15A。
加上20%的预留15A*1.2=18A,ICE3PCS01G这个芯片的CS阀值是-0.2V,那cs电阻=0.011欧,板子上是3颗并联的,所以选电阻就是3颗0.033欧并联。
  电感的计算,首先是占空比的计算假设为D,180V*1.414*D=(400-180*1.414)(1-D),算出D等于0.363,180*1.414*0.363=92.56V,纹波电流为
12.5A*0.4=5A,假设频率设计100K,电感L=92.56/(100K*5)=185uh,如果是用铁氧体来算这个电感,那就是NP=I*L/(AE*B),这里采用60的铁硅铝磁环来制作,
只是先前公司3.3KW机子上面用的交错PFC,使用的是一个360uh,20a电感,这个电感做1600w肯定是可以的,所以就直接采用了这个电感了。
采用是2颗27外径,导磁率60的铁硅铝,1.3线,绕49圈
电感1.jpg
--
ic周边基本就剩下3个地方可以设计的,第一个是启动电压9脚,这个脚是1.25V,第二个11脚输出电压检测脚2.5V,最后一个是继电器关闭时母线的阀值电压,这个脚是7脚,这个脚相对于11脚的,比如设计关断是11脚2.5v的多少v,这三个脚就按原理图上面的规格来调试了,自此,PFC部分就算完了。
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
第二个部分就是一个小buck辅助供电的设计了,这个辅助的电源是给继电器和PFC供电的,芯片是使用上家公司天微的TM0855-12,这个ic还是不错的,就是焊接反了也不会炸,辅助电源是输出13v,最高输入就按400v算吧,先算占空比D=13/400=0.03左右,这个ic频率为60K,过流点为0.23A的样子,这里辅助电源输出大概是100ma的样子,峰值电流就按0.2A算吧,需要的电感L=13*(1-0.03)/(60K*0.2)=1mh,板子上使用的电感并非是工字电感,工字电感也是可以用的,在稍微低端一点的设备中,我就直接使用EE10磁芯了,EE10,ae大概在10左右,所以圈数NP=0.2A*1mh/(0.10*0.2)=100圈,电流只有100ma,线径可以用细一点,比如0.15,0.12就可以了,我这里为了保证次级线圈绝缘OK使用三重线,暂时标的0.2的三重线,但是不知道是否绕的下不,如果绕不下,减小线径。自此,辅助电源也算好了,剩下的,就是等实际调试结果了


xd285070
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副总工程师
  • 2018-1-14 02:48:25
 


本来说写一点的,结果一下子写了3个小时,可以说这个就是全部家底了,哈哈哈哈: LLC设计-xd285070版本2018-01-13.pdf (308.25 KB, 下载次数: 608)
输入是400VPFC母线,设计输出电压4872V,最大20A
设计思想,48V的时候,工作在谐振点附近,全程下谐振工作。
这样的好处有2个,第一个输出二极管是ZCS关断,尖峰小,干扰小,第二个,正常工作的时候全部下谐振,如果要输出更低的电压,上谐振部分还可以用起来。
---------------作者:xd28070   2018113日晚
第一步设计工作频率:
  由于前面提到全程下谐振,所以谐振点的时候要比较高,这样在最高输出的时候,频率才有余量,功率是1500w,频率太高了,对管子和驱动都有要求,结合以前经验,频率设计在180K200k左右是较为合适的,而最低频率就要看选用的磁芯了,我选用的是ER4220AE值为240,假如最低频率为110K左右,初算一下,输入是400v,半桥是200v,占空比0.5,那NP=200*0.5*10000/(110K*2.4*0.25)=15圈的样子,这个应该是可以绕得下去的,所以,设计频率就为110180K
第二步设计谐振参数:
  频率确定了,功率确定了,输入电压确定了,就可以计算谐振参数了,这里用了一个公式P=C*U*U*FC为谐振电容,U为输入电压,F为开关频率,P为输出功率,带入参数可以得到在400v输入,180K的开关频率下,得到的谐振参数为下图
图片1.png
算出来的谐振电容至少需要55NF,手里有的谐振电容是2233nf的,所以谐振电容就按66nf计算,谐振电感就要改为11.8uh,约等于12uh吧,那谐振参数就是66nf12uh
第三步设计K值和Q值:
  第一个公式是频率K值和增益的关系式: 图片2.png
最低频率和谐振频率是已知的,所以只要知道所需要的增益就能求出K
  增益G=最高电压/谐振点时的输出电压=72V/48V=1.5,把最低110K和谐振频率180K带入公式中,求出K=3.0198,这个..........额,K真有点小了,根据公式减小最低频率和加大最高频率都可以加大K值。这里,由于最低频率已经到110K了,减低最低频率会让变压器圈数和激励电流的增加,所以,最低频率就不动,我提高最高频率,那假设K值取4吧,在带到上面的公式,反算出最高频率也就是谐振频率=197.45K约等于200K,和假设的180K,差距不是很大,所以,这里电源工作的频率也就是110K200K了,K值等于4
  Q值的公式= 图片3.png ,如果去掉那个0.95,计算出来的Q值表示是QMAX,这里去掉那个0.95,带入K和增益G可以算出QMAX=0.401
第四步计算变比和验证上面的谐振参数:
知道了K值以后,更具谐振点输出电压的公式: 图片4.png
VIN就是输入母线400v,带入K和谐振点输出的电压48V,得到变比N=4.65,在谐振电容的根据公式: 图片5.png ,求出当前的Q值下,谐振电容的容量,但是要求谐振CR,就还有一步RAC的阻抗要求,所以还要先求RAC,根据公式: 图片6.png ,值得一提的是,RL为当前最低频率,最高输出电压,最大电流下的RL个人是这么认为的。把最高输出电压72V,最大电流20A,变比4.65带入到公式里面去,得出的RAC=63.15欧。在把RAC带入到谐振电容的公式,因为RAC是按最低频率计算的,所以上面的Fr也应该对应的是当前的频率,110K,计算得出CR=57.16nf,我们最上面实际取的电容为66nf,比算出来的CR要大,电容越大,意思是整个电路进入容性区的Q值越低,换句话说就是能带更大的负载才能跑到容性区去。如果到时66nf的电容在最高输出电压下,要跑到容性区,那就在加大谐振电容,减小谐振电感即可。
  前面算出变比N=4.65,初级圈数大概是15圈,那次级圈数为15/4.65=3.22,额这个不是整数,但是这里次级圈数是取4而不是3,理由是更多的初级圈数,可以减低磁芯的发热,磁芯也没有那么容易饱和。假如次级按4圈,变比4.65计算初级线圈NP=18.6圈,这里取初级圈数为18圈,而不是19圈,主要是更小的变比,在谐振点的时候,输出电压会高一点,那么当最低频率,输出最高电压的时候,就不需要那么多的增益,而K值是固定,那样输出最高电压的时候,就不需要那么低的Q值了,这样系统远离容性区会稍微远一点点。
  如果有Mathcad的朋友,在算出K值和Q值,以后可以通过他的图像化公式很直观的看到不同Q值下,系统随着频率的变化,增益的变化。这里截图是一个K值为4的图像,可以看到当Q=0.4的时候,系统的增益应该是大于1.5的,离容性区也还有一点余量,加上减少了变比以后,就更靠谱了。 图片7.png


小结一下:
在满足48-72V20A输出的前提下,设计的工作频率大致在110K200K,谐振点为200K,第一步上面的谐振电感可能就要减小一点了,大约是10uh,谐振电容为66nf。变压器的初次级圈数为184圈,初级电感量等于4倍谐振电感等于40uh
变压器线径选择:
变压器初级有效值电流的技术,输入是400v直流,输出功率按1500w,大约初级有效值电流为1500W/400V/2=7.5A,峰值电流为7.5*1.414=18.1A,在加上激励电流,可能差不多10A了,如果采用0.1的丝包线,一根电流是0.039A10/0.039=256根,就取250根,次级20a的输出,一个绕组10A,但是实际会大一点,肯定的,所以输出的线径到时看变压器能绕得下多粗的,比如0.1*300,0.1*350根?
谐振电感板子上画的为pq2625ae值为110左右,峰值电流18.1a,肯定要加大一点,比如到25A,电感为10uh,计算圈数NP=25*0.1/1.1*0.2=11.3圈,大概就是11圈,线径就是0.1*250根丝包线。
NCP1399cs保护:
  1399是检测谐振电容2端的电压来保护的,阀值2.5V,所以要算一下,在最低频率下,谐振电容会跑到多高的电压 图片8.png

还是根据P=C*U*U*F,来计算的,因为实际采用的电容是66nf,开关频率是110k,所以可以得到谐振电容最高电压要冲到470左右,这里为了留点余量,把过流点的谐振电容电压取到520V吧。
板子上检测谐振电容的电压是电容分压,前面串21kv221,下端并这个电容,使得电压达到2.5V520V的时候,算一下520/2.5=208倍,前面2221串联是110pf110*208=22880pf,约等于22nf,那1399的电容检测就为2221和一颗223串联,检测223电容上面的电压。


总结:
自此,LLC部分大致以计算完毕,当然只是理论上的大致计算,还是要根据实际测试结果来调整参数,比如是否按设计是全程工作在下谐振状态下,变压器和谐振电感温度怎么样,最低输出电压能到多少V,短路保护会不会有问题,等等等.......................




何仙公
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  • 2018-1-15 08:45:00
 
那么如何看待电容误差对你设计的影响呢?电容算得如此精准,然而电容本身的误差就在+-20%以上,而且还会随着时间的流逝而变小,甚至失效!!
ruohan
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高级工程师
  • 2018-1-15 14:18:23
 
48-72V输入的DCDC 12v输出能做到多少W 呢


xd285070
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  • 2018-1-15 15:28:43
 
主要是2点决定了,体积和钱。。。。。。。
xd285070
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  • 2018-1-15 15:24:09
 
±20%的电容,那是电解吧,,,,,谐振电容是CBB啊,都用正负5%的,计算当然是按正常的情况下计算的,假设电容失效了,容量变小了,输出一样的功率的时候,电压会升高,会顶到芯片的保护点,但是话说回来,如果这个cbb的都失效了,板子上的各种电解,也差不多了,我一直有个问题,cbb的寿命是如何计算的,像家里的三峡牌电风扇,我出生前就有了,现在还能用
何仙公
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  • 2018-1-15 15:28:37
 
别人找我维修的各种电器,都是CBB木有容量,而且还是每年免费更换来着!
xd285070
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  • 2018-1-15 15:30:27
 
那是你用的cbb不行吧,哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈
hunter4051
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  • 2018-1-15 16:13:47
 
谐振电容用MMKP82的吧?
xd285070
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  • 2018-1-16 03:22:51
 
差不多用的松田的1kv,81系列
飘飘飘
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  • 2018-1-15 15:17:19
 
搬张凳子好好听课。
xd285070
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  • 2018-1-16 03:24:30
 
这2天吧料整理了一下,现在常用的电阻电容二极管等差不多500种规格的贴片料齐全了--
明天正式开始PFC的调试
026.jpg 01.jpg
gaotq83
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本网技师
  • 2018-1-16 10:08:45
 
大师,能否把你最终的线路图,发出来大家学习一下。
xd285070
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  • 2018-1-16 16:56:37
 
学习的主要是思路和逻辑,板子那个确实不能放,毕竟花了50个工时赶出来的
hunter4051
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  • 2018-1-16 17:24:55
 
MOS是哪家的?什么型号?
xd285070
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  • 2018-1-17 19:06:43
 
用的这颗,东微半导体的,感觉还行哈
管子.jpg

xd285070
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  • 2018-1-17 19:30:35
 
经过2天的调试,PFC部分初步算是OK了,因为手头只有4台,自己设计的负载,功率不够,所以就在负载前面串了个电阻,瞬间,800w变2000w负载
--2018-01-16:
首先是搭平台,地方比较小,所以负载都变形组合了下,减少体积。浪费了大半天时间,,,
--
调试现场.jpg
--
然后就是上电了,慢慢上电,到140v的时候,pfc启动了,但是大约5秒以后,看见了一股青烟在板子,额,断电检测一下,启动的10w 75R电阻,巨烫,因为英飞凌这个IC他要吸合继电器,必须是输出电压达到额定电压的95%,所以在启动过程中,这个电阻承担了相当大的功耗,如果只是把输出电容充满,没有那么热的,虽然这个10w的还稍微小了一点点,如果用2颗,那就更好了,但是要解决当前的问题,第一种是把电阻换成了NTC,第二种飞线搭一个电路出来,在输出电压没有被冲到输入的最高值的时候,不吸合继电器,不开通pfc,但是板子已经画好了,不想飞线,选择了第一种方案,牺牲冲击电流。--
启动.jpg
--
然后就是慢慢带负载了,1400W的时候还好,但是到1500w,1600w的时候,驱动上面就长了很多毛毛出来,图片上显示的波形,频率不一样,但是那个问题是在的,就如下图显示,第一感觉难道是电感有饱和趋势?0.01欧的电阻上面分辨不出来?因为已经是深夜了,就没继续折腾了,第二天在折腾。
--
这里要说一下,英飞凌这个芯片的单芯片测试,输入欠压脚和输出检测脚,高于起启动点,pwm就可以出来了,稳态的时候以最大占空比运行,因为这时候是开环。这个单芯片测试可以用于测量驱动电路有没有问题。。。。。。。。。。
--
CS波形.jpg 毛刺.jpg

--
2018-01-17:
通过提高PFC的开关频率,干扰时的功率会稍微会大一点,所以还是有一定作用的,所以开关频率就稍微提高了一点,提高到了145K左右,频率设定的电阻也改到了30k。这里对电感重新计算,频率加大了1.45倍,电感量就要减少1.45倍,差不多120uh,但是电感受到直流偏执的影响电感要提高一些,最终电感做到了260uh,2个27外加60导磁率的环,1.3线,42圈。同时在电感上面串了一个自制的电流互感器,直接观察电感的纹波电流,如果电感有饱和的趋势,这个肯定能看出来,效果远比桥推哪里0.01欧的电阻强。
对于GS测量,也采用了最短测量法,保证波形的有效性,如下图
--
最短测试.jpg
--
有了正确的测试方法,波形差异就出来了,原来那个毛刺波形,压根就是干扰,对比一下,最短测量法和带夹子下的测试波形,黄色是电感的纹波电流,一格1A,绿色是管子的DS,紫色是驱动
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不正确测量.jpg 正确测量.jpg
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有了正确波形的支撑就放心测试了,以下就是180,220,和265V时,满载输入功率了,至于效率,额,因为我那个电子负载精度就在1%左右,用他来算效率,就很不科学了,本来就是96,97,98的效率,差1%就很大了。不过效率应该还在设想当中,大致就是97左右
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177V 满载.jpg 220V满载.jpg 260V满载.jpg
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最后对pfc,1kw输出自冷老化了30分钟,管子接了个巨型散热片,主要是测其他的温度
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输入功率.jpg 老化温度.jpg
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测了一圈,就电感温度高,其他没有异常,上面热成像显示电感中心温度达到了92度,是有点高了,有趣的是,电感上面包的3层绝缘胶带和中心部分能差20度的温度,手摸顶部还是可以摸的,有点烫,所以这个电感肯定不能再外面包胶带,那样热量出不来,,,
--
忘了说,PFC的辅助电源那个BUCK,采用0.15的三重线,EE10绕80圈是可以绕下的。
--
小结一下:pfc基本算是调完了,英飞凌这个ic好像也没调啥,用还是比较好用的,只是它输入继电器控制不是很满意,应该是输入交流峰值和输出母线电压在95%就开通,而不是得输出电压达到95%在开通,如果用电阻启动,那只有自己搭电路了,LLC部分差的物料可以采购了。
后面要耽搁2。3天,上次搞的4.2V 17.5a反激最终还是以失败告终,现改成PFC加LLC加同步了,在撸一把



心如刀割
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高级工程师
  • 2018-1-17 21:49:48
 
不错,就已经调出来了
xd285070
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副总工程师
  • 2018-1-17 22:13:44
 
LLC还有个辅助电源要设计,EFD20,最低电压按200v算,输入功率按18w算吧,反射电压取个85v,那么200v的时候,占空比D=85/285=0.298约等于0.3,峰值电流I=18/(0.3*200*0.5)=0.6A,频率按75K计算,电感L=0.3*200/(75K*0.6)=1.3mh,efd20的ae是31,那么初级圈数NP=13*0.6/(0.25*0.3)=104圈。初级0.6a的峰值电流还是0.3的占空比,如果按0.5的占空比算,有效值电流也才0.15a,一根0.2的线5a密度,就是0.157a,所以初级线就0.2线,EFD20的槽宽13,一层可以绕下的圈数=13/0.25=52圈,刚刚好,三明治2层。反射电压85V,输出12v,二极管加线损算1V,85/13=6.53的变比,初级104圈,次级NS=104/6.53=15.9等于16圈,初级VCC要设计到17v,二极管算1V,所以VCC就是按18v技术,圈数等于NVCC=16*18/13=22.15圈,就取22圈。
槽宽是13,次级16圈,平均下来就是0.8125,因为13不可能全部用到,使用三重线作为次级的话,还要减0.2,所以次级用0.5或者0.55的三重线来绕制问题不大,而VCC部分也是初级1399的供电,算100ma,也就是0.2的线了。
总结一下,EFD变压器,初级104圈,电感量1.3mh,0.2线,三明治2层。次级部分16圈,线径0.5/0.55三重线,VCC部分22圈,线径0.2。

---------
PN8370就2个地方可以设计的,一个是CS脚,还有个是检测脚,检测脚阀值值为2.5V,如果下拉电阻按10K,18v的上拉就是62K,额手里没有那个电阻,如果下拉电阻按9.1K计算,上拉是56.4K,这个很接近56K,那2个分压电阻就是这2个了。
CS脚阀值是0.5V,设计峰值电流是0.6A,计算得到的电阻是R=0.5/0.6=0.8333欧,这个就是倍数关系也没有合适的电阻,2倍是1.6666欧,最接近的就是1.5欧了,那一颗就按1.5欧,还有个如果是2欧,2个并起来是0.857欧,很接近理论值了,虽然过流点稍微小了那么一点点,但是实际功率应该用不到那么大的,所以这个过流点,小一点,关系不大。
总结一下,pn8370,分压的上拉电阻为56K,下拉为9.1K,cs过流电阻是1.5和2欧并。
liguanghui2588
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实习版主
  • 2018-1-20 11:46:32
 
LLC的设计学习一下
xd285070
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  • 2018-1-21 00:58:33
 
今天抽空把变压器绕了下--
谐振电感绕了2个规格,一个是0.1*90*2线,绕的12圈,一个是0.1*240股,10圈,到时测试下,那个规格更合适。
PQ2625电感.jpg
--
主变压器部分,试了下,初级如果采用0.1*240股的线,只能绕1层加一大半,不能绕2层,而0.1*90*2的线刚刚好2层,18圈,次级部分采用0.1*350股,并绕4圈。只是初级部分的内阻达到了20个毫欧,就是算10a电流,也有2w的直流功耗,而且内层靠近气息,涡流损耗,各种交流损耗等等,所以感觉上并不是那么乐观,但是还是先采用这个规格做测试,如果到时不行,在想办法改吧。
EC42020.jpg
xd285070
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  • 2018-1-24 01:04:22
 
2018-01-23:前面2天,调了一把4.2V 17.5a的PFC加LLC小电源,除了同步的mos散热做好以外,效果还是不错的,反激肯定是不能比拟的,哈哈哈,只是反馈用的431,遇到NCP1399这墩佛,环路调到差点怀疑人生,就是输出10a,都工作在间歇状态,太戳了,但是1399他跳频的时候和VCC是有关系的,而我是完全屏蔽他这个功能,所以有芯片有可能在这时候工作模式就不太一样了,但是话说回来,ic内部FB的阻抗标称18K,5V,电流大小也就200来个ua,正常反馈的时候,fb也就那么2,3V了,电流只有100多ua的样子,这个电流还包含光耦的静态电流和动态电流,实在是太小了,431稍微波动一点,环路就乱跳了,最后呐,给fb到VCC串个电阻,并用稳压管箝位,这样外置一个大点的静态电流,这样来加强环路稳定性,所以说调这个小电源收获还是有的,这次的1500w机子也会采用这样的加强FB的静态电流方式。
--
今天就开始焊接LLC部分了,虽然把输出的M4端子封装画错了,但是这不影响调试,预计后天开始撸了

主板.jpg 小板.jpg

tiezhuyx
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  • 2018-1-25 23:18:43
 
你好,最近半年也一直在琢磨LLC部分,但是苦于不会画PCB,就一直没有没有实战,若若问下,能否把你的空白PCB给一套,否则PCB加工文件也行,趁过年我又时间来尝试调试
谢谢
xd285070
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  • 2018-1-28 23:23:53
 
这个后期调好以后,可以打样的,没关系的。
--
昨天一上电就挂了,哈哈哈哈哈哈,而且是相当的壮烈,内层铜皮都不见了,波形那叫一个乱啊,分不清哪里是真,哪里是假了

炸.jpg 波形.jpg
--
本来是可以避免的,如果是单加电测试,低压开始,就能发现原因,现在呐只能是初步估计是,谐振电感,在启动的一瞬间,饱和了,看铜皮的位置,上管炸的厉害,不过管子炸了,ic没炸,,,,但是好像也不正常了,现在手里没有ic,得去把送朋友的芯片,在拿回来。
至于谐振电感的问题,试着把主变压器,分双槽来绕,试试看漏感的大小,初级采用0.1*240,14圈,次级采用0.1*250双线并绕3圈,结果漏感有16.3uh之多!这个暂时把K值取到3,减低一点谐振频率,谐振电感减低到45nf。等IC回来以后在继续测试吧,假如说这个14:3的搞不定,那可能就得把电源设计在上下谐振了。
芬槽.jpg
何仙公
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  • 2018-1-29 08:24:01
 
你得看看是不是变压器把小板干扰了
xd285070
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  • 2018-1-30 18:38:06
 
已经确认是llc的驱动被干扰了
tiezhuyx
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  • 2018-1-30 15:38:17
 
顺便若若问下,这个电流能采到吗?
这样采样,才的应该是负压吧?
QQ截图20180130153558.png
xd285070
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  • 2018-1-30 18:37:36
 
102楼,测试PFC中就有测试这个电阻上面的波形,波形的包络还算可以的,只是示波器测试这种超小电阻上面的波形毛刺比较多,需要用到示波器的余晖功能,英飞凌这个芯片就是检测负压的
何仙公
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  • 2018-1-31 08:40:38
 
示波器有余晖功能?干嘛的?
son2011
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  • 2018-2-2 11:49:38
 
换双槽变压器了?这变压器是46?
jinlinzhang
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  • 2018-1-29 09:08:35
 
不画板琢磨没多少作用,
六方菩提
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高级工程师
  • 2018-5-11 15:47:34
  • 倒数5
 
这段时间也在调NCP1399AA,也发现了这个问题,光偶只要一有反应,直接进入间歇模式。昨天换了NCP1399BA,感觉稳定了些,至少FB电压不会一拉到底了。但还是只能启动几毫秒就保护,一个多星期了还没找出原因,上楼主这来学经验。
wangdaxiang365
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初级工程师
  • 2018-1-29 12:40:36
 
没事来看看东哥的杰作
xd285070
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副总工程师
  • 2018-1-29 14:46:02
 
改版是肯定少不到的,看在改之前,能不能把llc部分先撸出来
xd285070
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LV8
副总工程师
  • 2018-1-30 19:07:00
 
先说一下,上个版本,驱动的问题,测试是在60v直流硬开关下,测试驱动波形,测试下管波形。以下管mos的S级作为地,然后采用最短测量法,测试波形:
首先是地到三极管B级的波形,在上管开通瞬间,耦合出来了一个2v左右的小毛刺!但是这个毛刺还不足以驱动mos
V1驱动B.jpg
--

在来看一下经过三极管以后,mos管G级上面的波形,干扰的幅度已经达到5v左右了,已经可以开通mos了,这才是60硬开关下的波形,因为llc在启动阶段总是硬的,在高压下,干扰相当的严重,所以基本就是上电就挂了,,,,,,,,,,
V1驱动.jpg
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针对上面的问题,三极管我是直接放弃了,转而换ic驱动。已经用过的IXDD604双通道4A驱动芯片肯定是没有问题的,但是这个芯片相当贵啊!4块多一颗,找了半天,终于找到一个IX4427,vcc可以达到35V,双通道1.5A驱动,而且只要2块左右,很合适 ix4426-27-28.pdf (241.33 KB, 下载次数: 64)
xd285070
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副总工程师
  • 2018-1-31 03:03:53
 
次级部分的小板也随之改动,单片机也根据客户要求改为更加便宜的JZ8F8635--
V2CI.jpg
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1399部分主要改动了FB的直流偏执部分,二合一方案,因为1399FB高于4.6V以后是进入开环保护状态会以2Khz的频率打隔检测,为了不影响,在中间添加了一个二极管隔离,如果实测不要二极管,不影响电源的 正常工作,那可以换成电阻。输出过压由原来去控制FB改成了欠压脚,打隔重启吧

--
偏执.jpg



wszdxp2004
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副总工程师
  • 2018-2-1 11:35:39
 
楼主:你5天8小时有10k吗?
xd285070
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副总工程师
  • 2018-2-1 16:18:59
 
什么意思没听懂
wszdxp2004
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副总工程师
  • 2018-2-1 16:20:31
 
问你工资呢?

xd285070
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副总工程师
  • 2018-2-1 18:50:46
 
5天这么可能有10K啊,按一个小时50块,一天12个小时,一天600,5天也就3千
zvszcs
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  • 2018-2-9 06:00:38
 
千万不要想着去控制欠压脚
hunter4051
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高级工程师
  • 2018-2-1 13:01:53
 
你这搞得太方便了
xd285070
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  • 2018-2-1 16:19:36
 
多留条后路啊,哈哈哈哈
xd285070
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副总工程师
  • 2018-2-2 03:53:23
 
受别人委托,没办法,必须得先搞个数字版的LLC了,功率不大,5.600w,然后时间很紧,年前就要撸出来,接了就后悔了,,,,,,,,
--
接都接了,就尽力吧!因为以前并没有做过类似的,所以心底还是有点心虚的啊,,,
想了一下,就把单片机做成一个VCO,像模拟ic那样采集FB的电压,调整频率,实现稳压,当然里面肯定要加写逻辑。
大致想法是使用3个ad口,在上电的时候读取ad值,确定其设置的最高最低频率以及死区,然后是一个欠压信号,如果一切OK了
就开始比如10ms的软启动,检测FB电压,FB一直不能低于多少V就认为是开环,低于多少V以后认为是正常了,在根据FB电压调整频率,fb低于多少V关闭PWM,实现跳频,高于多少V多少时间,等于是过载保护。
最后在加个刹车脚,用于输出的过压过流检测,检测到刹车脚以后,在比如延时1S,重新启动
--
经过半晚上的奋斗,撸了一版,听天由命吧,,,,
数字.jpg

hwx-555
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总工程师
  • 2018-2-2 08:34:45
 
差点没转过来,还以为5.6W
xd285070
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  • 2018-2-7 22:33:21
 
没这样搞过啊,还是有压力,但是没办法,赶鸭子上架了,,,,,
e_xp
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高级工程师
  • 2018-2-7 20:50:04
 
单片机直驱211X?,单片机在高压部分调试得小心了
xd285070
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副总工程师
  • 2018-2-7 22:32:31
 
上高压之前,逻辑啊,模拟闭环啊,这些工作肯定要先做完了,现在这个阶段基本做完了,效果还不错。
--
小板.jpg
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时间很紧迫,同学也就是一天晚上能写了2个小时程序,花了3,4天时间,现在大致可以用了,刹车脚没配置好,改普通io使用了,反正驱动ic还有个使能的
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1.说下大体的逻辑,上电,采集3个ad,分别是最高频率,最低频率,和死区时间,内部限制了这3个参数的范围,早调节区间内可以调节的
2.检测欠压脚和刹车脚状态,没问题开始10ms的软启动时间,软启动期间频率由设置的最高频率往最低频率跑
3.在软启动期间,如果FB那个ad脚,不能低于0.5V,认为是启动失败,pwm停止以后,延时1s,重启
4.如果在启动期间,FB低于了0.5v,一次,认为启动OK,频率根据ADC的电压线性变化
5.正常运行的期间,刹车脚检测到高电平(输出过压和过流光耦传递),系统延时1s,重启
6.正常运行期间,欠压脚检测到低电平,系统延时1s,重启
--
模拟闭环或者打隔状态,就用了驱动信号去驱动次级光耦,光耦下拉FB,改变驱动光耦的电阻大小可以实现打隔或者是正常闭环,放2个图
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闭环.jpg 打隔.jpg
--
有了上面的2个图,闭环和打隔,就有信心上电了。还有2点要说一下,STM32,adc采样,正常的时候只采集FB那一个脚,adc在内部采样属于是串联关系,你用的口越多,那时间越慢,所以只用一个口才能达到最快速度,现在暂时是调节到adc到改变pwm的时间为30us左右。
第二个就是pwm的频率,现在系统跑的72M,pwm的频率等于72M除以一个数,比如这个数是100,那么出的pwm是720K,处于101出来的pwm是712K,可以看到100和101只改变了1,但是频率变化了12K,变化比较大,要实现变化比较小,要么加大系统的时钟频率,要么减低频率,这个单片机没办法外置pwm的时钟频率,所以就只有减低pwm的频率,来提高pwm的分辨率。
YTDFWANGWEI
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  • 2018-2-8 13:17:02
 
2月2号凌晨四点发的板图,2月7日晚上11点板子焊接完成,程序都写完了,这个时间我一般都在睡梦中,楼主这速度。
YTDFWANGWEI
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  • 2018-2-8 13:18:32
 
720-712=8,而不是12
xd285070
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副总工程师
  • 2018-2-9 00:10:30
 
哈哈哈哈,这都被你发现了,那是写错了,手速太快,哈哈哈,没办法啊,这块过年了,搞不完,没钱过年了
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今天绕了变压器,采用手动芬槽绕制,初级0.1*90的线25圈,次级0.2*30的线并绕7圈。
整机焊接好以后就准备上个60v的低压测试功能先
整机.jpg
--
因为输入是60v,所以输出就根据变比设计了8V
第一次上电:打隔,在启动,打隔在启动,输出稳不住在跳变,心里有点凉,难道环路稳不住?
仔细看波形10ms一次,而不是正常跳频的样子,所以,这个肯定是FB没有拉低,测完波形,真是那样,在10ms结束的末端fb终于被拉低了,但是已经过10ms了,说明这个软启动时间短了,不足以支撑到8V的到来!
第二次上电:把输出改小一点,改到6.5V,启动,不错,稳住了,电子负载电压不跳了,看波形,是正常跳频那种间歇工作,不是10ms启动那样了,启动以后加点负载,不错波形连续了!!!哈哈哈,毕竟第一次搞,还是有点点小激动的
继续加大电流,1a,么问题,2a,丢,挂了,不是炸了,波形没了,一个波都没有了,额,,,,,,,,,,,,,,思考中(什么玩意把单片机干死了?干复位了?干复位了也要重启啊,不对啊)
第三次上电:刚刚电流到1a变2a,就挂了,上电以后,有输出,看来单片机没死,那能让单片机不出波的就2个脚了,欠压和刹车。看io,果然是刹车使能了,因为过压没有加,就是输出过流那个运放受到干扰了,因为加了点正反馈,锁死了,,,,先屏蔽掉,加负载,1a,2a,3a,么问题,2a的时候,谐振回路达到了最高输出功率,现在谐振频率是设计的75k左右,谐振电容66nf,输入电压60v,谐振电容2端加了二极管,二极管已经被前卫了,所以输出掉了,至于为什么是2a,这个通过我的东儿LLC计算器,可以算出来,系统的最大功率大概就是2a左右。只要确定了输入电压,最低频率和实际的电容量,谐振电容被箝位的时候,就能算出来。
箝位.jpg
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这时远在深圳的同学,开完会,下班了,回去改了下软启动那个10ms时间,直接加长吧,200ms吧,这个肯定是够了,同时顺带,把fb那个adc加了个一阶滤波,分成5个快慢不等的5个级别,因为明天准备是上高压测试了,现在低压系统能够正常的闭环,就可以上高压带大负载,同学今晚过了,好几天都没时间,要回家了,所以就留几个文件,慢慢测试吧!
--
上2张闭环时的图片,和一张最后的带载启动波形
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60V闭环.jpg 60V闭环2.jpg 启动.jpg

xd285070
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副总工程师
  • 2018-2-10 01:51:33
 
昨天低压输入的时候,闭环没有问题,今天就焊接完整流部分,直接输入AC测试了--
输入为交流280V,输出设置的55V,60v的话,因为绕变压器的时候K值稍微大了一点点,这个输入电压下,达不到额定输出,当然这个和设置的最低频率还有点关系,所以测试就暂时按55v了,来一张软启动波形,看上去还不错,4通道电流应力显示在6A的样子。
整机交流.jpg 软启动波.jpg
--
空载的时候,有时候是连续状态有时候是接近连续的打隔状态,输出加个10ma死负载就可以完全连续,放2张带载时的图片,一张是55v,4a输出的,一张是7.5a输出的。第一张当中的2通道是输出纹波,第二张的2通道是谐振电容电压
4A纹波.jpg 7.5A输出.jpg
---
随着负载的加大,波形是越来越难看,后面像是狗咬的一样,但是张开看的话,频率波动其实不是很大,这个时候是接近谐振点的,也快接近设置的最低频率了。试着调节了一下硬件环路,能改善一下,但是改善不大,至于怎么去改善这个,我觉得就很复杂了,这个和设计的频率由关系,和单片机的分辨率,和硬件的环路,甚至干扰都有关系。而实验的目的重点是,核心是,采用这种方式来控制LLC,是完全行得通的!要正真的达到实际应用的水平吧,还是要端2杯咖啡,坐下来,慢慢测,慢慢调才行。
基于交流能够带载的前提下,明天准备就把PFC加进去了,因为pfc加进去以后,那个母线纹波和环境干扰就完全不一样了,所以环路的调节还是要按pfc的情况来,这里现在硬件的环路rc,是10k加104加103,和硬件控制的差不多,硬件控制的用这个参数,也是可以正常工作的,这是肯定的。
xd285070
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副总工程师
  • 2018-2-11 00:42:14
 
今天把PFC加进去了,但是在一次挂了,LLC部分挂了,好在有保险管,只是烧了LLC的2个mos,其他没事。但是为什么挂了,我用了一张图,一张非常,非常经典的图
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中心思想:这中结构的LLC结构,存在BUG!
炸鸡.jpg
世纪电源网-小王
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超级版主
  • 2018-2-11 08:56:18
 
早 ,也该放假了吧

xd285070
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副总工程师
  • 2018-2-12 03:28:04
 
早啊,哈哈哈。经过差不多10天的奋战,数字版的STM32,LLC基本是OK了,样机终于可以交差了。
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昨天晚上说的,那个结构是有BUG的,上一个自认为是比较OK的启动波形,重点就是驱动和谐振电流的相位关系
样机.jpg 驱动.jpg
--
输出10a的时候,效率应该在92左右吧,优化就懒得优化了,把输出整流管由现在的MUR3040换成MBR30200估计效率就能上一个点吧。输出端是完全空载的,负载几乎就是几个分压电阻而已,输出电流由0到10A,都可以稳定输出,上一张负载由1A电流突变到10A电流的波形,2通道为输出电压。
10A.jpg 1-10A.jpg
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马上快过年了,年过以后,就开始撸V2版的1399!
andywang
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高级工程师
  • 2018-2-15 11:53:02
 
LZ  NB,看的出LZ动手和理论都很强。请教一下,如果输出是4倍,比如输出15---60V 电流为10A,那么在15V/10A时LLC 效率为多少?会不会很差?
andywang
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高级工程师
  • 2018-2-15 11:57:40
 
感觉后面改善的的谐振电流波形加入了电流反馈功能,类似于NCP1399。前一张的炸机的电压型的LLC开机瞬间都会出现。
xd285070
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副总工程师
  • 2018-2-24 13:01:46
 
上班咯,并不是加入了电流反馈,而是启动时,谐振电容的电压点很重要
何仙公
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版主
  • 2018-2-26 15:35:41
 
那是什么样的神操作?
andywang
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高级工程师
  • 2018-2-27 08:53:10
 
那是不是开机后延时一端时间,等谐振电容电压充到某个值。再给驱动?
xd285070
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副总工程师
  • 2018-2-27 19:38:24
 
上电到驱动出来,本身就很有延时的,电容加个均压电阻就可以了,只是电阻耐压要够。这个也得看ic的,一般的压控模式,还真得加上这个电阻比较好
yuchuan
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高级工程师
  • 2018-3-23 13:55:47
 
这里没有听懂你的意思,是在谐振电容两羰并联电阻吗
liguanghui2588
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实习版主
  • 2018-2-28 14:51:19
 
测试设备很全啊
xd285070
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副总工程师
  • 2018-3-6 00:59:51
 
昨天因为驱动的一个毛刺搞了一天,最后的结果有点无法理解,探头采用最短测量法,但是差那么1cm的距离,波形差异十分大!
--
测量焊接管脚处,下管的波形,可以看到在第一个关断以后,上管开通瞬间有个尖尖的毛刺出来,上次就是在那个位置炸的,所以心有余悸。。。。。。
测量不好.jpg 驱动不好.jpg
--
把探头换到mos引脚处,波形就好很多!
测量好.jpg 驱动好.jpg
--
对于以上波形,不知道各位有啥看法!那个刺是真的还是假的?
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今天终于收到散热片了,等了一个星期,虽然折反了,手动打孔以后,勉强塞进去了。

整机.jpg
--
个人觉得是那个刺是假的,测量引起的。所以就直接通交流先调试了,再一次回到了老问题上,把输出电压设定到73v左右,负载都带到5A了,还是跳频模式,真的好让人无语,初步试过调试环路和FB电流大小和电容大小,均以无效而果!难道这ic真就认他的HV?明天加上HV试一哈,这还是恒压输出,如果是直接上到电池上面,那不知道是啥情况,预计是乱七八糟。
5A.jpg
xd285070
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副总工程师
  • 2018-3-6 23:46:45
 
今天加上PFC以后,带着测试了一下,电源能够输出72v,20a以上,把手里的3台负载都搞上了才勉强搞满,效率没有达到前面标称的94%,算上线损,也就在93%的样子,明天用热成像观察一下,看发热具体是哪一块比较严重,有点点担心变压器。不过下一步就是要上个150ah的电池实际充电,调试环路了。--
满载.jpg 20A.jpg 负载.jpg
--
只是在测试发现,上电瞬间,调压器都叫了下,那说明冲击电流肯定相当大啊,这个看起来还是要处理下。由于PFC级,我不想软件去控制,板子基本已经定型,那要飞线比较麻烦,所以还是考虑在pfc小板上面加个运放,做个逻辑控制,启动端也改用PTC,这样看起来还比较靠谱。
--
PFC软启动.jpg
xd285070
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副总工程师
  • 2018-3-8 00:31:41
 
今天打了半天酱油,看了几家的pdf,假如说,1399的控制,在间歇的时候,上电池充电的时候,控制不住,那就备选三垦的LLC方案,主板都是一样,只用换小板就ok。
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关于前面pfc级的,想了一下午,最后决定还是,上电延时闭合继电器以后,在延时开启pfc,掉电关闭继电器和pfc。不检测2边的电压了于是乎画了个分立的,RC加mos,做的小电路。只是实测了哈继电器部分,pfc部分应该也是一样的。
软启动.jpg 继电器2.jpg 继电器波形.jpg
hwx-555
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总工程师
  • 2018-3-8 08:13:17
 
1399就可以控制PFC的Vcc,它的时序就是先起LLC,再加PFC 的VCC
xd285070
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副总工程师
  • 2018-3-9 01:00:11
 
这个时序吧,主要是想法是,pfc级和llc完全独立开来,比如正的我换方案了,还可以接着用这个思路。说大一点,继电器闭合以后延时控制的是PFC的VCC,这里也是想直接控制VCC,把pfc芯片换成各种芯片都可以,目的主要是在于此了。

--
今天对pfc小板改版了一点点,在底部把上面的逻辑电路加上去了,正面为原来的PFC控制,没有啥改变,如果使用IC的控制时序,只需要焊接正面的贴片即可,如果是要用我手画的那个延时逻辑,就把底部贴片焊接上就可以了,2合一方案,比如采用NTC启动的时候,就可以只用ic的时序。采用PTC或者电阻启动的时候,就需要底部的延时型启动逻辑。
PFC.jpg
long609689209
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  • 2018-3-8 11:00:15
 
王工,威武
xd285070
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  • 2018-3-9 00:53:43
 
郑工,哈哈哈哈
何仙公
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  • 2018-3-9 08:45:20
 
叫我干啥?啥时候送套件?
xd285070
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  • 2018-3-10 12:32:25
 
套件啊,有需要可以搞一搞
liaozhaocheng
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  • 2018-3-11 14:18:20
 
有的话先预定个套件
xd285070
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副总工程师
  • 2018-3-15 01:20:39
 
套件这个估计是要等些时候了,拿来练练手还是可以的,就目前的调试结果来看。
long609689209
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高级工程师
  • 2018-3-12 11:58:34
 
给你发现了
xd285070
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副总工程师
  • 2018-3-15 01:30:07
 
散热片等了一个星期,电池等了一个星期,这个月就过去一半了,,,--
70斤一个的电池,久了没运动搬几下就全身酸痛了。接好线以后就可以调试了。
电池.jpg
--
最当心的就是间歇模式的充电了,因为是间歇状态,在这个状态下,初级的电流会不会超,所以先把次级恒流设计小一点,加载到电池上门。看波形,还不错哦!2通道蓝色是,次级差分运放放大输出的波形,只是这个波形有点难为软件了,得做个算法把平均电流求出来。和用电子负载带CC模式一样,当加载到一定的电流的时候,波形就连续了。
间歇充电.jpg
--
还做了个空载状态下,直接接到电池上面测试,看一下初级电流状态和管子应力。切换是直接空开切换,在最大谐振电流的地方,展开波形观察,可以看到快接近ZCS了,但是还有点距离,这个只有在瞬态的时候才会发生。由于电池新的,电压太高,现在是有空就放电,先放到50v,等充满到72v,基本上板子也会调的差不多了。
充电功率计.jpg 空载切换充电.jpg 谐振电流.jpg
hunter4051
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高级工程师
  • 2018-3-15 14:49:52
 
图腾柱省钱
hunter4051
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高级工程师
  • 2018-3-15 14:51:19
 
方案换了吗?还是1399?
xd285070
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  • 2018-3-15 15:21:54
 
方案没换,还是1399在弄的,驱动部分换的ic驱动
kingtonliu
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高级工程师
  • 2018-3-15 15:09:25
 
路过学习,感谢分享
xd285070
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副总工程师
  • 2018-3-15 15:22:33
 
一楼的原理图和现在实物的机子有差别的,最终的原理图会调试完成以后在放出来的
xd285070
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  • 2018-3-16 00:40:44
 
今天测试了充电器和电池在压差相距比较大的情况下,直接接通电源和电池。具体是电源先空载输出65v,然后电池电压为50v,在电池和电源中间串个空开,然后突然闭合空开,抓闭合瞬间那个电源的初级波形。
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尖峰.jpg
绿色是谐振电流波形,紫色为VDS。可以看到VDS已经有很高的尖峰了,这个是因为在上管开通的时候,下管还在续流,也就是ZCS状态了。
NCP1399,自适应死区最大值为800ns。图上波形可以看到下管低电平的时候要长一些,是因为系统在以最大800ns的死区运行了,但是800ns以后,管子就强制开通了,这个是有严重安全隐患的,这个和谐振参数设计的有些关系,但是最主要的是ic没有这方面的保护。如果是电子负载测试,一般还测不到这个波形,电池就不一样了,电池一瞬间等于一个无穷大的电容,有多少能量都可以吸收。所以,这一瞬间的功率是非常大的。电源会被拉到zcs状态真正常了。但是没有保护就不正常了。
虽然在正常的充电情况下,是要输出电压达到电池电压在才会接通充电的,但是为了安全考虑,现在还是暂定不使用这个芯片。
准备试一把三垦的SSC9522S来试一把,因为是小板控制,主板不做任何改变,直接改小板就好了,明天发出去打样
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LLC.jpg
yuchuan
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高级工程师
  • 2018-3-23 13:57:31
 
楼主最新版的1399的原理图还没有上来,就开如换三垦的了?
xd285070
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副总工程师
  • 2018-3-23 16:11:21
 
三垦的已经试过了,结果是不行,他最小时区太多了,导致我谐振点的时候都没办法zvs。
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我上面的设计的参数是把48-72整个输出区间全部放到下谐振的,所以系统的离zcs比较近,本来想着完全靠ic优化的,但是好像是不行了。
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看到三垦的芯片有说防止zcs的功能,就试一把,结果是卵的,并没有pdf说的那么好。
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昨天还飞线测试了下,UCC256301,第一次是飞线的时候,吧FB干掉了,上电没波形,第二次是测了一下,有2个波出来,但是在弄了一下,不知道那个脚又被干死了,波都没有了。
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今天看了下,新电元的芯片,5207,因为我机子的谐振频率都是180,190k了,最高设计个300k,空载稳压比较难,所以还是放弃了。
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所以打算,调变压器把,把输出加一圈。变比改成14:4.谐振频率调低一点,160k,72v的时候,130k,48v的时候230k。这样系统就离zcs比较远了,芯片还是采用1399吧。
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机子调完以后,会把最新版的原理图放出来的,请放心
xd285070
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副总工程师
  • 2018-3-27 00:58:01
 
等了2天的变压器线包回来了,把初级线圈改成0.1*200以后,次级可以绕下去了,次级采用0.1*250,双线并绕4圈。漏感和之前的差不多,17uh左右。
同时把谐振电容加大为59nf,谐振点在160K左右。
--
第一步是把更新参数以后,接上1399的小板,测试,结果把输出设定10v的时候,电源一直在打隔,抓了2个波形,顿时吓了一跳!
这次,zcs没有看到了,但是这谐振电容,居然超过示波器了,哈哈哈,60a的管子,峰值电流去到了70A,群友都说,这都没炸,真牛逼了!哈哈哈,真是这样的,电都不敢上了,看这个波形,NCP1399,初级么有过流峰值保护,过流的时候,ic是以计数的形式,数量够了就认为是过流保护了,但是这峰值电流这么高,不敢用。至于为什么电流这么高,不想再去细究了。
1399启动.jpg 1399过流.jpg
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1399是已经彻底放弃了,这里是郑重声明,以后的方案不会再采用1399了。
1399不用了,但是方案还要继续啊,总不能改拓扑吧,时间也来不及。
于是把前几天罗工给的MCZ5207SG,改到小板上面来,这里要感谢罗工提供的芯片,可能芯片不是很完美,但是罗工的热情,很让人佩服。
207飞线1.jpg
--
首先是对芯片进行了单芯片测试,发现芯片的死区时间有点偏差,有个100ns,pdf上面也写了,最大误差在70ns左右,这个是没办法的事情,差就差点吧。
这颗芯片没有间隙模式,所以空载是定频操作的。这个作为充电器是有点问题的,不过并不是没有办法,输出有单片机,单片机用一定的逻辑控制,是可以满足充电的。
上电以后,空载输出稳定在70v左右,设计的最高频率在366K左右。由于管子比较大,频率比较高,驱动芯片会发热的,所以热成像观察了下温度,看上去还可以接受,如果采用这个5207来做,可以把驱动电压减低一点,这样驱动损耗就在小一点,就比较靠谱了。
启动.jpg 空载芯片温度.jpg
--
简单的测试了下驱动以后,就加载,输出能够稳定,CV能够工作,就开始上电池了。把输出设定到72v,电池55V左右,直接空开接入抓波形。
这个就是突然接入电池瞬间的波形,接入的一瞬间,电源过载,芯片进行保护,可以看到后面打开的波形,偶尔会出现轻度的ZCS状态,尖峰主要还是关断电流太大造成的。只是他波形感觉比较乱,但是这个波形,个人还是可以接受的,这个波形看不出来会炸的迹象,没有过压,也没有过流。只是波形比较乱而已。比起上面1399,峰值电流不受控制来说,已经好很多了。那个是过流完全么办法限制的。
过载瞬间.jpg 过载.jpg
--
过载是发生在瞬态的,一个是突然加载一个是突然卸载,看一下突然移除电池瞬间的波形,相对而言就比较平稳一些,毕竟输出电容是有效的,电容充满以后,环路开始起作用。这个和过载不一样。
切换到空载.jpg
--,
最后测了下输出短路启动的波形,输出直接铜线短路。然后上电,芯片居然是工作在连续状态,让人比较意外哈,输入功耗有66w。
输出短路.jpg 207短路连续.jpg
--

小小的总结一下,这个案子已经试过NCP1399,三垦的9522,新电元的5207,还有个没焊接成功的UCC256301。
目前看来只有新电元的芯片可以使用,1399没有峰值过流保护功能,直接放弃。三垦的芯片最小死区太大了,无法满足zvs的要求,适合低频工作,保护上面,也比新电元的稍微差点。
只是新电元的芯片没有间隙模式,实际充电的时候是要求继电器和电池电压差不多的时候才能闭合的,不然对继电器的冲击电流太大,对电源的冲击也太大。所以要想办法控制,具体可以是检测到电池以后,开机LLC,让LLC空载输出稳定之后,在关断,等输出电压下降到和电池差不多的时候,在闭合继电器。最后在开启LLC,对电池充电。这样就可以避免对输出继电器的冲击。

liaozhaocheng
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  • 2018-3-27 07:16:58
 
好仪器,好设计,更好的是经验
lizlk
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  • 2018-3-27 17:06:04
 
用MOSFET代替继电器呢?

xd285070
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  • 2018-3-27 19:13:52
 
72v 20a,mos耐压至少200v,20a电流,1个毫欧0.4w,还要2个管子串起来,比如一颗5毫欧,2个10毫欧,200v 5毫欧的管子比继电器贵多了,还是2颗,,,,,,10毫欧过20a,也是4w的功耗,还得打到散热片上,走线不好走,所以还是继电器吧
lizlk
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  • 2018-3-28 08:50:32
 
,啊,MOS我都习惯了,没有想到你这样一说,确实有一定道理啊。
我都一直停留在通讯直流电源的层面上了。
xd285070
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  • 2018-3-29 00:38:35
 
继电器比mos更安全,不管是用户把电池接错了,还是对人而言。只是继电器麻烦的,在开通和关断的时候要考虑电池和电源的压差,软件逻辑上面稍微复杂一点,不然触点寿命就比较短了。
钜微电源-小罗
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副总工程师
  • 2018-3-28 10:47:10
 
感谢东儿夸奖了,我也是尽了本职工作去配合,倒是你这种对产品严苛要求和对技术执着精益求精的精神很值得学习
xd285070
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副总工程师
  • 2018-3-29 00:38:59
 
hunter4051
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高级工程师
  • 2018-3-28 14:37:13
 
恭喜恭喜,快大功告成了。。。。。不容易呀!!赞赞赞。。。
xd285070
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副总工程师
  • 2018-3-29 00:47:47
 
哈哈,谢谢。现在主要是等客户的风机做,温度测试了,温度能过基本就成功70%了。如果温度过不了,在说吧,比如减低功率了。还有就是软件部分的调试了,这个还没有商量好是我这边调软件,还是客户自己调
--
今天优化了下恒流环路,前2天测试的时候,发现谐振电流波形稍微有点点突变,有点点乱。今天调了下,把输出纹波电流调到1a左右了。黄色1通道,就是差分放大50倍的波形输出波形。
同时大致算了下效率,输出电流看差分放大出来的电压是1.57V。差不多是19.62A,输出用的2毫欧电阻,误差有点大,实际只有1.6毫欧。
输出电压是64.03V,64.03*19.62=1256.2w。输入1338.4w,效率大致为93.86.因为变压器改为14:4,谐振频率减低了20多K。效率高了一点,这个时候也基本在谐振点附近。
这几天就把基本调试完的,原理图更新出来,主要是小板部分改动比较大。
电流.jpg 功率.jpg
钜微电源-小罗
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  • 2018-3-29 08:37:34
 
恭喜   马上可以开香槟庆祝了
xd285070
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副总工程师
  • 2018-4-6 02:34:49
 
经过几天的折腾,总算是差不多把温度降下来了,轻松了一头了。最后还是放弃内置的变压器了,改用外置谐振电感和激励电感了。具体结构如下,主变压器不磨气息。主变压器的变比也改了下,改为17比5。风扇也换大了一点,换成SNOWFAN的12v 0.21a,实测2个风扇0.35A电流
外置电感.jpg

--
以输出73.8V 19.474A老化,输入208V交流,室温25度,2.5小时。现在还没有外壳,占时是开放式老化的,此时的工作为130K。
老化.jpg 工作频率.jpg 整机2.jpg
--
热成像测得主要元器件的温度,变压器76.2,谐振电感47,激励电感61.5,PFC电感75.5
主变压器76.2.jpg LR 47.jpg 激励电感61.5.jpg PFC电感75.5.jpg

--

几个管子的温度和桥推的温度,LLC的mos温度43,输出二极管57,PFC的mos管温度73.6,桥推64.4
LLC MOS 43.jpg 输出二极管57.jpg PFC 73.6.jpg 桥推.jpg
--
至于外壳的温度,因为温度不是很平均就不好测了。最热的当然是PFCmos哪里的温度了,大概有50度,LLC的MOS管那里是最低的只有40左右。先前PFC的MOS温度上到差不多达到了105度!!!现在减低到73.6,把硅胶套换掉,压条换大号的,但是最主要的还是把工作频率由原来的145K左右,改到90K左右。
热成像测的温度是比较准确的,如果用热电偶测试,一般会低几度,更具测试的位置不同差异会比较大。
--
小小的总结一下:
  第一点,下次设计的时候,变压器余量一定得搞个大号的,最好是多个变压器串联,这样变压器的发热可以分摊,就不会像我这个板子这么难受了,变压器发热有一个很主要的原因是变压器气息的问题,过大的气息会造成线包发热,我这里由于不想在大改动主板了,所以采取了外加激励电感和谐振电感的方式来把变压器的热量分摊出去,然后放在风扇前面,加强散热,前面集成的时候,带1000w,变压器温度差不多就达到了100度!难以接受。这个4220变压器如果采取集成式的方式,做个600-700w应该是比较合适的,当然如果是这个输出功率,这个板子风扇都可以去掉了。
  第二点,CCM的PFC,频率还是不适合跑太高,MOS管的开关损耗确实很吓人,我上面吧145K的频率改为90k以后温度差不多下降了30度。虽然输入功率功耗只减低了5w而已,但是这完全是能用和不能用的区别了。
  第三点,现在是室温状态下,才25度,升温差不多有50度,还是比较高的。夏天的时候环境温度40度还是有的,现在是开放式的吹风,如果把整机的外壳加上以后,风扇的风道就会好很多。温度应该会减低个5-10度的样子,但是为了保险起见,还是和客户沟通下,比总输出功率稍微减低一点,输出66v以下,电流20a,输出66v以上,电流18a。把最大输出功率维持在1300w左右,加强可靠性。
--
实验完毕了,主板最后一次打样,把外置的2个小电感,和主板画在一起。同时在输出放了几个死负载,新电元的这个ic没SIPK功能,所以空载的时候,就得靠频率和死负载来限制输出电压。--
V3.jpg
--
还有点小问题是,原来风机和次级反馈是一个绕组,风机运行的时候严重干扰了,次级的环路反馈,所以辅助电源改了下,把风扇和反馈独立分开。控制通过光耦,板子已经回来了,还没来得及测试。




xd285070
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副总工程师
  • 2018-4-7 01:56:14
 
今天,把新版的辅助电源焊接了一块,风机采用独立绕组供电,但是世纪星效果还是不行,哎
--
结果如下,风机运行的时候,次级控制供电上面有100多mv的纹波,但是就是这个小小的纹波,导致了初级pwm波的突变。
而解决方案,就是要消除这个或者减少这个纹波。一个是加线性稳压,但是板子看上去是放不下去了!还有个就是光耦的上拉供电,稳定。实测稳定了光耦供电以后,波形好了非常多,风机在正常运行以及开关机的时候,都影响比较小,效果不错。
至此,风机干扰的问题算是得到解决了,所以以后有类似的方案的时候,风机最好还是独立变压器供电比较好,次级反馈部分的电路最好也是加上线性稳压比较妥当。
纹波干扰.jpg
--
第二个问题,是在CV切换到空载的时候,输出一下子过冲比较严重!主要原因是cv和cc环路切换的时候,环路响应不过来,这个过冲幅度还很高!已经顶到了稳压管的过冲阀值,都让初级的ic重启了。在过冲的过程中,还会引起初级谐振电流的过冲,搞不好也会触发初级的OCP保护。如果芯片保护不好,很可能就会炸鸡,所以这个安全隐患还是挺高的。过冲时的波形如下:
过冲.jpg
--
上面分析了原因了,就是cc和cv的环路在切换的时候,响应不过来,所以必须要想办法在环路没有响应过来之前,先把频率拉上去,输出电压自然就不会过冲了。这里采用了电容耦合去驱动一个mos管,mos管去下拉光耦,从而实现在切换瞬间,抑制输出电压的上升,实际效果也是相当不错的。
过冲OK.jpg
--
哎,本来是想着控制板终于定性了,谁知道,今天有测出来这2个问题,看来又要改版了,这控制小板加上这次就是第五次改版了,附上今天决绝这2个问题的原理图。
电路.jpg 干扰和过冲.jpg
--
硬件上面还有还有最后一个测试点没有测试,就是温度传感器的位置,这个确定以后,硬件部分基本就完事了,剩下的基本就是软件的事了,软件部分把大致功能测通,基本这个板子,我的任务就算完事了。

xd285070
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  • 2018-4-8 18:02:41
 
小板应该是最后一次打板的了,,,,, V5控制小板.jpg
hunter4051
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高级工程师
  • 2018-4-12 12:24:20
 
咋样了?这版应该是最终版了吧?
xd285070
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副总工程师
  • 2018-4-16 17:54:28
 
哈哈哈,是的,主板改了3次,PFC和辅助电源小板改了2次,主控小板改了5次,终于改完了。已经把样品寄给客户编写软件了。--
当然现在这个机子只是个半成品,软件要写充电曲线,反接,显示等等功能,外壳啥的这些只有客户自行决定了。
后面客户试产的时候,可能要去一趟,后续这个帖子会继续更新的。
这2天把最新版的原理图整理出来,给大家参考
整机2.jpg 整机.jpg 小板.jpg
liaozhaocheng
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  • 2018-4-17 07:49:15
 
祝贺一下,顺利出样
hunter4051
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高级工程师
  • 2018-4-17 09:32:52
  • 倒数10
 
恭喜恭喜,大功告成了
hunter4051
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高级工程师
  • 2018-5-2 09:13:34
  • 倒数6
 
我看弄了三个变压器,PQ3220+PQ3225+EQ4220,这样有什么好处?俩个不行吗?磁芯多了空间占了好多,而且成本也会上升不少。空间与原来比起来够吗?
yuchuan
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LV6
高级工程师
  • 2018-4-8 23:17:03
 
有一个问题要问你,你的那个过冲电路,MOS管的G极为什么用5.1V稳压管?有什么讲究?
xd285070
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LV8
副总工程师
  • 2018-4-9 00:17:04
 
为了防止意外情况下,击穿mos的GS,一个是箝位正压,一个箝位负压。至于为什么是5.1V,这个你用个7.5v,10v。都可以的,但是一般都是要5.1V以上的。稳压管分2种的,5.1V以上的稳压管对击穿电流是ua级的,5.1V一下的不是
hunter4051
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高级工程师
  • 2018-4-17 09:38:50
  • 倒数9
 
恭喜大功告成了,有空做个小结,让大家都学习学习,避免以后走弯路。。。
xd285070
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副总工程师
  • 2018-4-17 20:33:19
  • 倒数8
 
可以的
shehuiqingning
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LV3
助理工程师
  • 2018-3-20 11:17:06
 
提示: 作者被禁止或删除 内容自动屏蔽
六方菩提
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LV6
高级工程师
  • 2018-5-11 16:55:02
  • 倒数4
 
请教楼主


这里用18V是因为什么?另外用ES3J(3A)是基于什么考虑?
微信图片_20180511165137.png
xd285070
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LV8
副总工程师
  • 2018-5-11 22:21:53
  • 倒数3
 
你可能没看完整个帖子,我这个方案最后测试到1399没有峰值电流保护,放弃了。当然就说这个18v是ic启动要16.5V,ES3J,主要是在高频运行的时候,二极管会发热严重,封装小的二极管会挂的!
六方菩提
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高级工程师
最新回复
  • 2018-5-14 09:05:39
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帖子基本上看完了的(仔细拜读),并且知道你已经换方案了,但对于我现在面对的问题,之前的方案更有参考意义,因为我现在在用NCP1399调试。目前的情况是不能正常启动,电路反复保护,所以对可能引起保护的因素都比较留意。注意到你在这个地方和常规电路结构不大一样,可能有什么特别的经验和想法。比如要VBOOT电压要16.5V才能启动,这一点我之前就不知道,参数表上看到的是VBOOT-ON是9V,VBOOT_OFF是8.2V。而二极管为什么用那么大的,我关心的是不是对稳定和保障VBOOT电压有益处。
xd285070
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LV8
副总工程师
  • 2018-5-11 22:22:38
  • 倒数2
 
这是第一版的原理图,后面驱动改成ic驱动了
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