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多相同步BUCK

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xkw1cn
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  • 2010-10-3 21:10:22
BUCK可以算做是最常见的基础拓扑之一了。电源变换都可以最终归类到BUCK和BOOST。
为了对付大电流工作时的热损耗;将续流二极管换成MOSFET;通过降低压降来换取效率。
DCDC的BUCK似乎发展到了一瓶颈,还有啥能改善性能和提高效率?
晶纲禅诗
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  • 2010-10-3 21:15:58
 

静候许工的讲解.....
Coming.Lu
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  • 2010-10-3 22:11:50
 
开关软化,降低开关损耗
周挺巧
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  • 2010-10-4 09:07:43
 
期待中
blueskyy
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  • 2010-10-4 20:54:24
 
进来听许工讲课。。
xkw1cn
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  • 2010-10-8 10:41:55
 
BUCK是个非常有意思的拓扑。从输入和输出端口看,是直流入和直流出。但是;内心充满了澎湃涌动的电压电流。
xkw1cn
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  • 2010-10-8 16:27:16
 
这是BUCK基本电路:
xkw1cn
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  • 2010-10-8 16:45:48
 
工作过程:


Q1通;电流安上面的红箭指的流向;经C1-Q1-L流向负载。再按下面红箭指向;从负载回流到C1。由于电感L的续流作用;在每个周期里流过Q1的电流是方形的。 电流波形如右上边兰线示。
显然;包括MOSFET及其连接的PCB线或电缆,都是流过方波电流。
注意:由于C1为电路提供了低阻抗的电流环路;加之电路到电源联线电感效应的作用。大部分或全部高频电流将流过C1。
motred_cc
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本网技师
  • 2011-9-3 18:53:20
 
流过Q1、Q2的电流不是方波吧?

xkw1cn
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  • 2010-10-8 16:51:34
 
Q1关闭;Q2开以前(死区时间里),电流通过Q2的寄生二极管形成回路。
xkw1cn
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  • 2010-10-8 16:59:51
 
经过死区时间后;Q2开通。电流开始流过Q2的沟道。由于MOSFET沟道是电阻性的,产生I*RDSON的压降。当压降小于它自己寄生的二极管开启电压时;电流全部流过Q2的沟道。
对于低压DCDC讲;一般都满足这样的假设。Q2续流电流;在管子“开”时完全流过沟道。
pingzzpp
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助理工程师
  • 2010-10-22 08:41:53
 
讲得很细,和书上讲得一样
motred_cc
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本网技师
  • 2011-9-3 19:12:18
 
当Q2的沟道开始导通时,可以理解流过沟道的电流I增加,那么对应的I*RDSON也会增加,怎么会变小到小于二极管开启电压呢?
是不是我误解了,请指教!
xkw1cn
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  • 2011-9-3 21:55:08
 
I*RDSON中;中低压MOSFET的RDSON已经做到1mohm级别,百安级别电流也只0.1V压降;如何能高过0.7V的二极管开启电压呢?
gaohq
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  • 2015-5-13 15:29:33
 
许工,我看LLC 和移相全桥里面都讲到在谐振时下管Cds的电容上的电被放完后接着下管的体二极管导通,然后下管零电压开通,但下管开通后谐振电流还是从其体二极管里面流走不是经过MOS管流走的,一直没搞明白为什么?可否帮忙解释下。
我以前是理解为MOS 管的电流只能从D流到S,今天看了你这个后迷惑了。
xkw1cn
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  • 2015-5-13 16:34:17
 
MOSFET的沟道是多子导电;就跟电线差不多,是可以两个方向随意流电流的。
gaohq
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  • 2015-5-13 16:50:40
  • 倒数10
 
那为什么LLC和移相全桥里面都说下管开通了但电流还是从体二极管里面流呢?
xkw1cn
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  • 2015-5-13 17:56:07
  • 倒数9
 
那时管子没打开。
Eric_li0226
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本网技工
  • 2016-12-26 16:37:28
  • 倒数7
 
可以将图中的MOS管换成IGBT吗?N沟道的IGBT的电流可以反向流吗??

xkw1cn
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  • 2016-12-26 18:11:33
  • 倒数6
 
仅从是否能工作角度看,没有问题,只要换成带二极管的IGBT即可。IGBT可以通过并联的二极管实现反向流电流。
但是;问题是为啥要用IGBT或MOSFET?用哪类IGBT或MOSFET?
Eric_li0226
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本网技工
  • 2016-12-27 09:45:15
  • 倒数5
 
我有几个疑问:将二极管换成MOS管 或IGBT 可以降低损耗,那么成MOS管 或IGBT 起到的作用是二极管的作用,利用的是MOS管 或IGBT 体二极管,来实现整流,在不做控制时MOS管 或IGBT的体二极管仍然可以用!1、 问题是MOS管 或IGBT 是否需要控制? 2、经过栅极控制MOS管或IGBT 电流是否有变化、有什么样的变化?
xkw1cn
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  • 2016-12-27 12:27:49
  • 倒数4
 
不好意思;你的几个理解可能有点偏差。
首先;同步BUCK里;两只MOSFET;只有其中一只是类似二极管作用。即便是这只类似二极管的MOSFET,也会在动态条件下工作到再生制动状态。所以;同步BUCK与普通斩波并不是一一对应关系。
另外;IGBT是单向导电器件,IGBT续流续流也是全靠并联的二极管。
xkw1cn
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  • 2010-10-8 17:03:58
 
Q1开的前一瞬间;Q2关,在这死区时间里;Q2沟道里的电流被挤到了寄生二极管里。
xkw1cn
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  • 2010-10-9 15:39:37
 
经过死区时间后;Q1通。由于Q2寄生二极管需要一段时间由通到阻断状态,Q1通的瞬间;有Q1/2的短路电流和负载电流同时流过沟道。
xkw1cn
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  • 2010-10-9 15:41:55
 
显然;Q1的开关速度和Q2的恢复速度决定了这时的损耗。
特别强调!!!
Q1开的速度超过Q2的恢复速度后;开的越快;损耗越大!!!适当的驱动可以获得最佳效率!!!!
blueskyy
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  • 2010-10-11 15:57:13
 
许工,这点理解的真是精湛。
roc.young
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初级工程师
  • 2010-10-21 20:18:58
 
许工:讲的经典。。。顶下,多多学习。。。
yalishandafei
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本网技师
  • 2015-11-15 10:44:22
  • 倒数8
 
说得透彻,全桥逆变应该同此理
THTTH1982
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  • 2017-1-2 14:02:00
  • 倒数3
 
Q1关闭后,VCC到L到R还是有电流的,当这电流消失后,下管便可以导通。
为什么Q1关闭后还有电流流出,那就是Q1的(VDS)电容的作用。
xkw1cn
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  • 2010-10-9 15:43:10
 
同时;更有电磁噪音如影随行。高的驱动速度将带来高的电磁噪音。
WANGYUREN
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总工程师
  • 2010-10-15 16:24:17
 
续流MOSFET并联SBD咋样?
Arthur-L
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本网技师
  • 2015-5-13 10:14:55
 
请问许工Q1/2的短路电流是从何而来?
xkw1cn
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  • 2015-5-13 10:21:17
 
这有两种情况:
1)下管体二极管恢复过程就是上下直通过程。
2)驱动信号交叠。
Arthur-L
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本网技师
  • 2015-5-13 15:17:27
 
我在论坛上看到有人说二极管反向恢复过程中,二极管正向电压变成反向电压后二极管反向电流先是很大,然后慢慢减小到正常。是这样么?如果是,那么您说的第一种情况是不是就是指刚开始的很大的反向电流?
xkw1cn
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  • 2010-10-9 15:45:14
 
经过Q2的恢复时间后;电路进入步骤1状态。这样;系统始终在从步骤1-5循环工作。
xkw1cn
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  • 2010-10-11 15:42:52
 
通过上述工作步骤,不难发现。红框里的线路;有高频交流电流!
xkw1cn
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  • 2010-10-11 16:04:43
 
这是低压大电流输出时;5相和6相效率的区别示意:
tanzhiyuan03
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初级工程师
  • 2014-4-21 21:27:11
 
求出处?
xkw1cn
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  • 2014-4-21 23:53:38
 
十年前的研究成果
tanzhiyuan03
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初级工程师
  • 2014-4-22 21:43:49
 
许总,我在96,97楼提的问题麻烦您帮我看看,是否提的太业余?
WANGYUREN
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总工程师
  • 2010-10-15 16:25:43
 
0负载电流时L里有交流电流?
blackspider_e
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LV2
本网技师
  • 2015-5-12 18:18:59
 
请教一下,高频电流为什么只是通过Q1,Q2,C1?
高频交流电流也会同时经过L和C2吧,像图上这样,
我认为Q2,D2逆时针旋转90度效果会更好
是我搞错了么,错在哪里呢?





xkw1cn
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  • 2015-5-12 21:35:45
 
这是同步DCDC,D2是多余元件,去掉不影响工作。
blackspider_e
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LV2
本网技师
  • 2015-5-13 09:25:32
 
感谢回复,我知道去掉D2不影响,

我想不明白的是,Q1,Q2,C1这三个器件构成的环路并没有太大的高频电流。
为什么好多demo板布局时都画成41楼那种结构,为了过分优化Q1,Q2,C1的布局,而增大了Q2,L,C2的环路

xkw1cn
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  • 2015-5-13 16:37:14
 
所谓PWM,就是把功率管里的电流搞成一份一份的方波,然后再用电感平均。这一份份方波就是直流与交流电流的叠加物。Q1Q2C1就是交流电流的环路。
xkw1cn
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  • 2010-10-11 15:46:29
 
高频电流自然引起了集肤效应的作用!无论你的PCB有多宽;高频电流只走边没办法啊!宽线只缓解了直流分量的交通压力!
xkw1cn
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  • 2010-10-11 15:48:55
 
在大电流时;MOSFET的RDSON已经很低,线路的损耗有时能达到60%左右。而线路是无法简单用加宽PCB线来降低的!
nc965
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  • 2010-10-14 17:56:27
 
感觉线路损耗总是可以通过结构设计来弥补的,毕竟只是导线不是半导体结,应该容易许多。
xkw1cn
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  • 2010-10-14 18:05:51
 
结构调整是很重要,可集肤效应却会随铜线尺寸增加而增强。除非能在PCB上导线换位。如果真那么干了;双面板就成了单层了。
nc965
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  • 2010-10-14 18:10:55
 
该回路极端情况可以不用PCB,只用引脚,不知道器件引脚的集肤效应 相对相对器件内阻能够占多大比例?
xkw1cn
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  • 2010-10-14 18:16:17
 
暂不提工艺问题;仅管脚的引线电感是:TO-220 3.7nH 它引起的开关损耗就够瞧的了。
xy_k8299
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LV4
初级工程师
  • 2010-10-21 11:35:38
 
TO-220 3.7nH 它引起的开关损耗就够瞧的了,
WANGYUREN
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LV10
总工程师
  • 2010-10-21 11:38:29
 
剪短脚后还恁大电感?
YTDFWANGWEI
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  • 2010-10-14 19:45:29
 
如果肌肤效应的话,覆粗铜效果不大,那该用多条细一些的覆铜并行会咋样?
xkw1cn
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  • 2010-10-14 23:23:35
 
不行!应为还有临近效应,发作起来和集肤效应差不多。
xkw1cn
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  • 2010-10-14 23:25:38
 
现在最有效的做法是扰流。你看;有些PCB覆铜面上有很多小坑(没铜的点),那就是扰流用的。
YTDFWANGWEI
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  • 2010-10-15 10:10:03
 
扰流点应该加在敷铜的边缘测?来个实物图看看。
xkw1cn
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  • 2010-10-15 10:14:38
 
整面都有的。拆个名牌UPS就能看见。很常见的。
YTDFWANGWEI
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  • 2010-10-15 10:20:28
 
杂牌的都看不到,还名牌的,呵呵。
xkw1cn
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  • 2010-10-15 10:25:01
 
其实原理很简单;通过加坑,等效增加了导线电阻率。集肤效应就会减弱。
YTDFWANGWEI
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  • 2010-10-15 12:13:36
 
我觉得肯定有分布的原则,否则为了增加导线电阻率,将导线布的窄点不就可以了,应该是增加边缘部分的电阻率。让覆铜部分电阻率分布不一致,强制电子往中间走。
xkw1cn
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  • 2010-10-15 12:59:27
 
集肤效应是和电阻率相关的啊!
YTDFWANGWEI
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  • 2010-10-15 13:18:12
 
我再看看学习学习,可是我想,如果布线太宽,肌肤效应严重,这种情况下,即使在中间位置布再多的空也没用啊,电流本来就不从哪里走啊。
gaohq
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  • 2010-10-15 13:35:01
 
在中间位置布空就相当于把一根单股粗线用多股细线代替一样吧?
xkw1cn
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  • 2010-10-15 14:43:22
 
这如同在河里插上了桩子,起到了扰流的作用。
YTDFWANGWEI
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  • 2010-10-15 15:03:51
 
问题你前面说的是,河水只从两边走啊,中间是不流水的,你插桩子也没用啊。
xkw1cn
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  • 2010-10-15 15:07:46
 
ww问题是浅水/深水都插了桩,这样就逼部分河水到河中间去了。
blueskyy
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  • 2010-10-15 15:21:10
 

这话解释的,不顶不行!
YTDFWANGWEI
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  • 2010-10-15 16:25:57
 
这个说法还是不能理解
1、如果说现在是河边上水流过大,有溃坝的危险,而河中间水流小,需要将河水逼到中间去,只要在边上插桩,让河水往中间流就可以啊,为什么还要在中间插桩?
2、中间插桩,不人为的增大了中间部分的阻力,又将河水逼到河边了吗?
因此我认为还是只有河边插桩好。河中间还是要保留他的通路(我说的河中间是河宽度的1/2处),当然,如果在河边插两个,在河1/4宽度插一个,河正中间一个不插这种方式更好。
xkw1cn
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  • 2010-10-15 16:37:41
 
因为总电流里;不光有高频交流,还有直流分量和基波及谐波成份。每个频率的集肤效应是不一样的。
对于直流;电流基本是按电场分布走的,中间电流会大,用“桩”刚好来“均流”啊!
WANGYUREN
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  • 2010-10-15 16:40:35
 
走线用网格填充咋样?
xkw1cn
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  • 2010-10-15 16:45:05
 
我们现在讨论的就是网格走线。“桩”&“坑”就是网格的眼(没铜的部分)。
WANGYUREN
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  • 2010-10-15 16:47:20
 
那网格填充方向咋讲究:跟电流方向90°还是45°?
xkw1cn
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  • 2010-10-15 17:01:04
 
这得看频率。
WANGYUREN
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  • 2010-10-15 17:09:54
 
看LT的DEMO板用90°填充,仅仅是制作工艺方便(45°填充的PCB文件容量好像大点)?
xkw1cn
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  • 2010-10-15 17:14:24
 
主要看频谱和要求。其它都是次要的。
WANGYUREN
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  • 2010-10-15 17:18:43
 
Thanks!
blueskyy
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  • 2010-10-11 15:59:08
 
学习了,学习了。
上茶
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  • 2010-10-11 16:12:47
 
22楼步骤5和35楼效率图可以看出,小电流时;集肤效应抑制了上下管贯通电流,使得低支相的DCDC有更高的效率,而大电流下;集肤效应使得低支相DCDC效率大跌!
xkw1cn
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  • 2010-10-12 17:08:26
 
显然;当电流比较大的时候,大尺寸的PCB可以通过改善散热来提高DCDC输出能力,但;却无力进一步提高效率。
这时候;需要更多有效支路来提供更多的电流通路。“并联”成了最直接的手段。这就是多相DCDC的前生和由来!
在PCB设计合理的条件下;表贴MOSFET做的DCDC大体4~6A是两者的分水岭,在小于这个电流时;单路DCDC效率会好些,大于这个电流;多相DCDC就有明显的优势了。
晶纲禅诗
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  • 2010-10-12 19:28:42
 
xkw1cn
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  • 2010-10-14 16:01:14
 
多相BUCK其实很简单,弄清时序后;用UC384X都可以做只要你愿意的话。
这就是多相DCDC的驱动控制时序:
sensezcy
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  • 2010-10-21 15:46:37
 
期待许工继续讲解

另,许工是否有多相BOOST相关资料,我有个朋友正在找多相BOOST的资料,但网上好少
xkw1cn
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  • 2010-10-21 17:54:40
 

ir3504.pdf

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ir3088apbf.pdf

740.15 KB, 下载次数: 626

sensezcy
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LV8
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  • 2010-10-22 13:24:52
 

收下了,多谢许工的资料
手曲一指
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  • 2011-1-23 12:44:06
 
我觉得用CD4017 与3525能实现更多相的BUCK,这样输入输出端的电容都可以最小化,结构更简单,
WANGYUREN
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  • 2011-1-23 13:04:02
 
厉害呀:整个廿相的?
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  • 2011-1-23 17:26:41
 
多相同步整流,需采取均流措施
xkw1cn
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  • 2011-1-23 23:14:33
 
只要PCB设计的当;不用均流。
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  • 2011-1-24 08:58:34
 
不赞成这重做法,产品一致性存在问题。而且有可能炸机
xkw1cn
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  • 2011-1-24 10:39:17
 
真是思想决定XXX感觉兄弟你在这块感觉少了点。
除非设计的很烂;不可能有炸鸡的。
liangry2005
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  • 2010-10-9 13:43:35
 
生动:内心充满了澎湃涌动的电压电流
决战
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LV8
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  • 2010-10-9 13:05:04
 
期待许工继续,精华帖.
ruoshui136
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  • 2010-10-9 13:32:24
 
期待中
Tyrone
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  • 2010-10-9 13:40:54
 
进来学习学习~~~
q610860616
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学习啊
zlx305
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  • 2010-10-9 14:44:08
 
简单的方法在续流电流到0后,继续导通Q2,以确保Q1零电压导通
YTDFWANGWEI
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  • 2010-10-9 15:02:40
 
1、设计电流连续呢?
2、如果电流到零后,继续导通Q2,那就形成电流反灌了。Q1也不是零电压开通。
ON/OFF
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  • 2010-10-9 15:10:12
 
不错,期待大家进一步的剖析,学习了
zlx305
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  • 2010-10-9 15:33:05
 
是反灌小部分能量,那Q2关断后Q1体二极管续流,再导通Q1不就是零电压开通吗
YTDFWANGWEI
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  • 2010-10-9 15:43:13
 
问题是你如果控制这个这个电流大小?同样Q2关断一样增加损耗。
灵光一线
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本网技师
  • 2010-10-9 15:10:52
 
BUCk/BOOST组成的元件就那么几个,除了续流管,就剩下开关管和电感电容了。大电流情况开关管和电感的降损应该还可做些文章吧。
xkw1cn
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  • 2010-10-9 15:15:09
 
到一定程度后;文章可能在元件之外。
upspower2009
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本网技师
  • 2010-10-9 23:34:13
 
元件之外还有什么?拓扑?不太明白
xkw1cn
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  • 2010-10-9 23:41:56
 
hhh稍安毋燥;且听下面分解。
xxlxltrps
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  • 2010-10-22 13:28:05
 
期待!
wsh5106
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  • 2010-10-10 09:43:47
 
要提高效率,也就涉及到了电源内阻问题,这方面期待许工详解~
gaohq
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  • 2010-10-12 19:24:28
 
又一好贴,仔细听课。
wings20
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  • 2010-10-21 12:05:28
 
留个记号先 谢谢许工
lq520yxh520
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助理工程师
  • 2013-12-13 14:55:23
 
留个记号先 谢谢许工
ruohan
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  • 2013-12-14 11:00:43
 
用错相驱动,效率可以提高,不知道有没有合适的驱动的IC,
我用3.8V输入,2。8V输出,20A,现在效率只有91%左右,脉宽很大,上面的驱动MOS很热,下面的温度很低,我看了一个错相的,有94%,
星宇
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  • 2014-2-26 23:34:36
 
学习了,楼上的朋友采用什么控制芯片及驱动芯片啊?还有功率部分PCB走线要求?还请许工详细的讲解下!
dacbr
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  • 2014-4-9 10:28:32
 
收藏了
JamesRamirez
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LV2
本网技师
  • 2014-4-18 14:57:36
 
跟同步整流技术相似
星宇
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  • 2014-4-18 22:45:08
 

tanzhiyuan03
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  • 2014-4-19 17:21:50
 
如图1以两相为例,交错并联时地线有两条回流路径(开关开通时)
的问题大家有没有遇到过,怎么解决?


tanzhiyuan03
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LV4
初级工程师
  • 2014-4-19 17:24:32
 
我在做的交错并联的思路是做独立的单相模块,然后利用多相发生器同步实现交错并联,
目的是并联更多的相(8相、12相)以提高功率、减小纹波,最好能实现模块化。
恒流源取样电阻放在各相的低端,结果一旦并联由于以上电流回路的交叉影响,并联失败。

WANGYUREN
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LV10
总工程师
  • 2014-4-23 07:43:32
 
四个红皮线电感是干啥用的?输入滤波?
tanzhiyuan03
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LV4
初级工程师
  • 2014-4-19 17:46:44
 
许老师,请教一下问题:
如图1以两相为例,交错并联时地线有两条回流路径(开关开通时)
的问题大家有没有遇到过,怎么解决?能通过布线或改变修改电路结构解决吗?

实际情况如下:
做的交错并联的思路是做独立的单相模块,然后利用多相发生器同步实现交错并联,
目的是并联更多的相(8相、12相)以提高功率、减小纹波,最好能实现模块化。
恒流源取样电阻放在各相的低端,结果并联时由于以上电流回路的交叉影响失败,
出现问题包括单路工作时电流采样不准;,双路并联时,一路pwm全开,一路pwm关闭。


星宇
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版主
  • 2014-4-22 22:43:58
 
最好上个图!
zhq7352503
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LV1
本网技工
  • 2017-2-9 15:27:15
  • 倒数2
 
许工,能咨询个问题吗?在做一个48V输入,36V、2A输出的一个恒流驱动,使用的是同步BUCK整流。在Q2栅极关断,过了死区时间后,会出现一个2V左右的电压冲击,导致了Q1的栅极电压上升过程中会出现回落现象,不知道有没有什么好的办法优化。谢谢!
xkw1cn
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最新回复
  • 2017-2-10 00:01:21
  • 倒数1
 
降低驱动电压或用慢开快关的RD-R栅驱动,都可以解决。建议选你最方便的方法试试。
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