【infineon DIY】电压型半波准谐振buck DC-DC电源制作-DIY电源设计DEMO分享-世纪电源网社区

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2016-11-21 21:22:55

    准谐振开关是指在传统的半导体功率开关上加入LC谐振回路，实现开关两端的电压或流过开关的电流从矩形波变为正弦波。如果开关变换器中器件的开关波形中既有谐振阶段又有非谐振阶段，则被称为准谐振变换器。准谐振开关分为：两种电流型准谐振开关和电压型准谐振开关，同时，每种又可分为L型与M型，相关细节可以参考具体书籍，在此不做赘述。其中电压型半波L型准谐振buck便是本次要设计制作的。
参数：输入15VDC
   输出电压9VDC，电流5A（因设备原因未能测试最大电流）
         芯片采用NCP1607

具体理论：

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		2 zhangxiaoxiao zhangxiaoxiao 离线 LV6 高级工程师积分：568 \| 主题：10 \| 帖子：78 访问空间发消息积分:568 LV6 高级工程师 2016-11-21 22:10:12
		buck变换器工作于断续模式时（DCM），在续流二极管（辅开关管）电流减小到零关断之后，若主开关管（上图为理想开关）未开通，此时主开关管两端电容和辅助开关管两端电容与电感谐振，如下图回复 \| 举报 \|

			3 zhangxiaoxiao zhangxiaoxiao 离线 LV6 高级工程师积分：568 \| 主题：10 \| 帖子：78 访问空间发消息积分:568 LV6 高级工程师 2016-11-21 22:12:32
			如果对这个时期的谐振加以利用，便可实现主开关管的零电压开通，本次设计便是基于这种思想。为实现零电压开通，主开关管的开通时刻要选在谐振电压等于或者大于输入电压时，但不应是低于输入电压时，驱动脉冲由低变高（假设主开关器件高电平开通）驱动主开关器件开通。当谐振电压等于输入电压时，主开关管两端电压为零，此时开通主开关管可以实现零电压开通。当谐振电压高于输入电压时，主开关管并联的二极管开通，向输入电源回馈能量，并将主开关管两端电压钳位在0V（假设二极管导通电压为0V），此时开通主开关管亦可实现主开关零电压开通。（如下图t0-t1时刻）当谐振电压低于输入电压时，如驱动主开关管开通，因主开关管两端电压并不为零，则不能实现零电压开通。回复 \| 举报 \|

				4 zhangxiaoxiao zhangxiaoxiao 离线 LV6 高级工程师积分：568 \| 主题：10 \| 帖子：78 访问空间发消息积分:568 LV6 高级工程师 2016-11-21 22:47:14
				NCP1607实现零电压开通原理：（有一个时段明显高电平的波形是电感两端的波形，规定与主开关器件相连的一端为正，与输出电容相连的一端未负，近似三角样子的波形为电感电流波形由电感的正向流入为正，反之为负）通过下图可以清晰地看到电感电流的过零之后，电感两端的电压逐渐下降。回复 \| 举报 \|

					5 zhangxiaoxiao zhangxiaoxiao 离线 LV6 高级工程师积分：568 \| 主题：10 \| 帖子：78 访问空间发消息积分:568 LV6 高级工程师 2016-11-21 22:55:59 倒数10
					NCP1607实现零电压开通原理：若通过一个与电感并联的辅助绕阻检测电感上的电压，在电感两端的电压小于某个值时，由NCP1607输出驱动脉冲，但此时若即刻开通主开关器件并不能很好地实现零电压开通，因为通过下图可以清楚地观察到，电感电压下降过程中，谐振电压（主开关器件与电感相连点的电压，蓝线）并没有达到与输出电压相等，或者大与输出电压，未解决这一问题可以再NCP1607驱动输出引脚添加延时电路，来达到零电压开通的目的。回复 \| 举报 \|

						6 zhangxiaoxiao zhangxiaoxiao 离线 LV6 高级工程师积分：568 \| 主题：10 \| 帖子：78 访问空间发消息积分:568 LV6 高级工程师 2016-11-21 23:03:14 倒数9
						具体的电感参数设计，电子元器件选型在此不再赘述。下面依次是原理图，PCB，制作的实物。回复 \| 举报 \|

							7 zhangxiaoxiao zhangxiaoxiao 离线 LV6 高级工程师积分：568 \| 主题：10 \| 帖子：78 访问空间发消息积分:568 LV6 高级工程师 2016-11-21 23:17:10 倒数8
							我看到的PCB1：我看到的PCB 3D正面图：我看到的PCB 3D反面图：我看到的PCB 顶层图：我看到的PCB 底层图：回复 \| 举报 \|

								8 zhangxiaoxiao zhangxiaoxiao 离线 LV6 高级工程师积分：568 \| 主题：10 \| 帖子：78 访问空间发消息积分:568 LV6 高级工程师 2016-11-21 23:29:33 倒数7
								我看到的实物图1：我看到的实物图2：回复 \| 举报 \|

									9 zhangxiaoxiao zhangxiaoxiao 离线 LV6 高级工程师积分：568 \| 主题：10 \| 帖子：78 访问空间发消息积分:568 LV6 高级工程师 2016-11-21 23:36:15 倒数6
									测试波形：（黄色波形为主开关管D极之间波形，绿线为主开关管S极波形）前四张是输出16W+的波形。第一张与第二张波形是一张波形，只是稍微调整了示波器。第三张是为了看在第一张与第二张图工作的情况下的开关频率拍摄的波形。第四张则是该情况下的输出纹波。回复 \| 举报 \|

										10 zhangxiaoxiao zhangxiaoxiao 离线 LV6 高级工程师积分：568 \| 主题：10 \| 帖子：78 访问空间发消息积分:568 LV6 高级工程师 2016-11-21 23:43:57 倒数5
										分析：通过8楼的第一张与第二张图片可以清楚地看出主开关管关断器件D极S极电压相同，在与主开关并联的二极管导通之后一段时间，D极电压高于S极电压，主开关器件开通，实现零电压开通，通过第三张图可以看到此时的工作频率是73.88kHz。从第四张图可以看到，纹波电压约等于400mV，较大。回复 \| 举报 \|

											11 zhangxiaoxiao zhangxiaoxiao 离线 LV6 高级工程师积分：568 \| 主题：10 \| 帖子：78 访问空间发消息积分:568 LV6 高级工程师 2016-11-21 23:46:48 倒数4
											测试波形2：（黄色波形为主开关管D极之间波形，绿线为主开关管S极波形）前四张是输出35W+的波形。第一张与第二张波形是一张波形，只是稍微调整了示波器。第三张是为了看在第一张与第二张图工作的情况下的开关频率拍摄的波形。第四张则是该情况下的输出纹波。回复 \| 举报 \|