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请教ucc28180做1kw pfc炸机的问题

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zm1994x
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助理工程师
  • 2020-7-2 22:38:54
10问答币
小弟做工业设备的,最近在做大功率pfc,遇到了很多问题,特意请教大家,新手请多包涵
希望大家多多交流,回答好的我会发微信红包。。哈哈哈

之前做过一个1000w pfc测试板,输入90-240v,输出360v,输出滤波2x 470uF, 400V
主控是ti的ucc28180,电感是330uH,48mm铁硅铝磁环电感,直流偏置电感为160uH@20A。
MOS管是NTHL095N65S3HF一片,650v, 36A, 95毫欧姆,开关频率120k,未使用大电流驱动芯片,栅极电阻15欧
整流管用的是C3D04060A, 600v, 4A,碳化硅
输入电容1uF,采样电阻10毫欧姆,5w
电容电阻参数使用ti的excel文档sluc506c计算
考虑到全电压输入,电流电压环使用170V优化
12v偏置电压使用明伟12v,10w ac-dc模块,120v ac输入

最大需求是低电压下保持全功率输出!!!

问题来了,不管是输入120v还是220v,负载500w以下一切正常,一过500w就电流飙升,最大测得16A,然后炸mos管,二极管,28180,台表保险丝也是20A的,一路全部炸完,这到底是咋回事???

先怀疑电感太小磁饱和,于是两个同样的电感串联,无解,炸了
并联mos管,继续炸
调整电流电压环参数,继续炸
严重怀疑驱动电流不够或者是布线问题,但是没示数字波器观察栅极波形。。。。
直到把手上能用的零件全炸了,只买了少量样品。。
个人分析还是28180把占空比开太大,导致电感对地短路大电流,炸掉mos管后,电感高压炸掉升压二极管,感觉还是电感问题或者电压电流反馈问题,28180自带的过流保护完全没用
于是重新画板,加上5A mos驱动UCC27524ADR,用两片mos,加上放电二极管,环路参数优化到120v,还没来得及打板

核心问题来了
1. mos管功率地,28180控制地,大电容地,还有12v供电地到底咋连?是星型连接到整流桥负极还是大电容负极?可以直接用大铜箔直接全部连在一起吗?
2. 单片mos管在100v ac输入下最大能做多少功率?
3. 12v电源打算用lnk304来做,12v 144mA,功率够么?lnk304是用ac供电好,还是接在滤波大电容后面高压dc供电好?需要做pi型滤波吗?
4. 输入电容该咋选,cbb和x2电容有啥区别,推荐用0.47u我用1u会有问题吗?好像频率越高这个值选的越小
5. 选电感时是看在峰值电感电流时,最小感值满足计算需求就可以了?电感值实际用的更大会有问题么
6. 电压采样电阻是放在大电容之前好还是之后好,还是说没有区别?
7. 输出电容电压要留多少余量?现有的电容都是400v的,所以我输出选360v,可以调的更高吗?看ti的方案都是390v输出用450v的电容,但我看atx电源基本都用的400v,他的输出电压是多少呢?
8. 很想知道atx电源的pfc到底怎么做的,频率多少,为啥他的电感这么小?因为用的铁氧体电感?那为啥淘宝上卖的一般都是磁环的?
9. 输出电容应该为功率的百分之多少,0.75倍会不会太大,把输出电压调高到400v能有效减小输出电容吗?
10. 栅极驱动电阻是有经验值还是需要看波形调整?
11. 全幅电压输入的情况下是不是应该按最低输入电压优化?
12. 120v 1000w的设计用220v功率是自动翻倍吗?什么零件都不用调整?
13. AC输入不加滤波器会有问题吗?暂时不考虑emc emi问题
14. 需要加继电器和ntc做开机电流缓冲吗?

非电源科班出身,全靠自学,越研究感觉脑子里越是一团浆糊,感谢大家认真看到最后。
知道的朋友请回答我,有红包奖励!


最佳答案

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加驱动芯片估计就不炸了,这类芯片,不加驱动的话,芯片的接地脚很容易受驱动电流干扰,不稳定。铁硅铝环就算是饱和,电流也不会上升快到以至于芯片过流保护来不及动作的程度,它是慢慢饱的
nc965
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  • 2020-7-3 12:26:42
 
核心问题来了:
1、马上去卖示波器,借也行,这个不能少
zm1994x
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助理工程师
  • 2020-7-3 15:56:29
 
确实如此,办公室只有一台老模拟示波器,说了要换没人动手啊
nc965
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  • 2020-7-3 16:32:00
 
模拟正好,看看Vds波形,1KW是吧,先串个2~3KW电炉上电
zm1994x
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助理工程师
  • 2020-7-3 16:54:53
 
看Vgs吧,我一般用个1kw的烧水壶做负载,水烧热了就换一壶
还想问下实际负载是感性的变压器,所以设计功率是否还需要上调呢,比如说1200w?
nc965
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  • 2020-7-3 17:10:16
 
先带阻性负载看Vds,其他以后再议
zm1994x
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助理工程师
  • 2020-7-3 17:14:59
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明白了,感谢
kfhzy
  • kfhzy
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  • 2020-12-30 19:05:23
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看到说没有示波器的时候,马上又扫了一眼发帖时间,以为又看了个坟贴。。。
st.you
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总工程师
  • 2020-7-3 13:06:16
 
加驱动芯片估计就不炸了,这类芯片,不加驱动的话,芯片的接地脚很容易受驱动电流干扰,不稳定。铁硅铝环就算是饱和,电流也不会上升快到以至于芯片过流保护来不及动作的程度,它是慢慢饱的 112330zif4fp5tut7gz7g3.gif
zm1994x
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助理工程师
  • 2020-7-3 15:58:49
 
所以请教下pfc芯片28180和大电流驱动的地怎么接?是和mos管公用功率地还是连接大电容的地,在整流桥做星型连接?

st.you
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总工程师
  • 2020-7-4 11:13:01
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驱动的地当然最好是连接到MOS的功率地,这样驱动路径最短,线路电感影响最小。
YTDFWANGWEI
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  • 2020-7-3 15:34:14
 
如果每次损坏,二极管都会坏的话,我觉得更大的问题出在二极管,也就是二极管是首先坏掉的,因为电感饱和、MSO管损坏,按照道理都不会造成二极管过压及过流的。
zm1994x
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助理工程师
  • 2020-7-3 15:55:06
 
我觉得不大可能啊,看参数完全是够用的,何况这还是sic的,专用于高频
1593762788(1).png

YTDFWANGWEI
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  • 2020-7-4 08:10:50
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只是个人感觉,否则你觉得什么损坏会造成二极管也损坏呢?
id1001h
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高级工程师
  • 2020-7-3 16:43:55
 
建议采样电阻先用100毫欧姆或更大,把过流保护调好,且把输出过压保护验证好,再往后慢慢放开调
zm1994x
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LV3
助理工程师
  • 2020-7-3 17:14:07
 
很好的建议,谢谢,我本来打算火线串灯泡,但在大电流时根本不实用,分压太多了
baqiao0564
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本网技师
  • 2020-8-19 13:39:47
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输出二极管一般不会炸的啊,建议你把频率调低一点啊。50KHZ就差不多了。
Monguna
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高级工程师
  • 2020-7-4 14:10:46
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1.示波器,TEK的3系也就3w
2.建议先看driver,功率慢慢加,看driver和DS是否正常,再根据波形和电路分析
yimeng
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本网技师
  • 2020-10-21 08:53:30
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蹲一下
zm1994x
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助理工程师
  • 2020-11-30 14:30:42
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自问自答来一波

1000w pfc 我做出来了,也做了1000w的负载测试,现在自己回答自己的问题

炸管原因应该还是没有外挂驱动,波形乱掉了,特别是频率高达120khz,ucc28180直驱只适合低频小功率

1. mos管功率地,20180控制地,应该直接连到大电容的负极上。12v供电直连28180就好。
2. 单片mos管做pfc的最大功率得看mos电流和散热情况。 mos管电流分25度和100度,只看100度的就好了。比如说1000w,最低输入ac 100v,效率0.95,pf 0.99,输入电流大概10.6A, 峰值 15A,再加上电感上的波纹电流6A/2,电感电流在最大18A左右,这个是要完全由mos管承担的。再加上20%的余量,电流就是21.6A。所以mos管100度的电流至少要22A,实际情况还得用的更大。
3. 12v电源不应该用lnk304做。这玩意上电太快了。dc输入20v,他就能输出12v来,很容易导致开机大占空比,大电流,然后炸管。应该用个小反激电源,大概ac 85v启动比较靠谱。lnk304用ac供电,如果不是fly back,输出和后面根本不供地,所以不可行。用高压dc上电太快。pi滤波没啥必要。功率5w~10w左右就好,给控制,驱动,继电器,风扇供电
4. 输入电容cbb就好,x2一般用于ac滤波,一般用1uf~2.2uf,频率越高选电容越小,功率越大电容用越大。
5. 选电感时是看在峰值电感电流时,最小感值满足计算需求。波纹比例用0.4,没必要太小,实际感值用大点,不会有问题。电感值太小会导致低压重载时电压达不到设定值。
6. 电压采样还是放在电容后比较好
7. 输出电容电压余量看控制芯片的保护值比如他说超压8%保护,那400v的电容最多用到370v。很多atx电源用的champion的方案,输出输出电压大概是380~385v
8. atx电源一般都是65k,好点的可能上100k了。电感小部分是因为设计逼近极限,毕竟大部分电源都不可能工作在ac 120v以下,电流不会太大。有的磁芯看起来像铁氧体,其实可能是别的材料,抗直流很强。淘宝一般卖磁环一般因为制造比较方便,大批量用一般需要定制。
9. 输出电容大小一般看功率,0.75不小,最好是1uf一瓦。输出电压调到400v,至少需要420v或者450v的电容,电容储能确实高很多,w=0.5cv^2。
10. 栅极电阻选值看频率,65k 用10~20欧, 100k以上用5~10欧。电阻太小驱动电流会很大,管子开关震荡严重。可以看波形,但要用差分探头,不然肯定炸管。
11. 大功率全幅电压输入控制环路优化还是看实际测试情况比较好,感觉表格算的不准
12. 这个没测,没有合适的负载
13. 不加滤波器,不考虑emi,没啥问题
14, 大电流需要,不过ntc换成10欧 5w水泥电阻比较好

还有几点
1. ucc28180实际驱动能力一般,特别是高频时,最好还是外挂驱动,不然几百瓦时就要炸管。炸管时必炸驱动,不用驱动肯定炸28180
2. 用单片IXFH52N50P2,标称25度52A,100度估计26~30A,测试了ac 90v 1000w,有些发热,120v就没啥问题。保险起见还是两片ipw60R099并联用,单管100度20A
3. ucc28180的电流电压环的优化调试感觉很麻烦,下次准备用ice3pcs03g试试,不需要设定电压换补偿,只需外接一个电流环补偿电容,还自带上电掉电检测。
4. 电感的直流偏置看的是ac输入电流峰值,在此电流下电感还有多少感值。看了很多厂商的demo都对电感设计只字不提,或者用的很极限,不是特别大就是特别小。淘宝上卖的电感有的设计很保守,有的很极限,最好买回来挨个试,或者自己用公式算清楚
6. 65k频率用普通的超快恢复二极管就可以,然后旁路二极管就不用接了,测试时不用电阻限流都不会有任何问题。如果此时接了旁路二极管,输出电压会上下跳动的很厉害,根本没法用。 如果用碳化硅二极管,那么旁路二极管就是必接,否则可能会炸管
7. 实测120v接3个470uf电容10A保险丝,不加限流电阻,开机时会砰一声,但不会烧保险,也不会炸管,但大功率pfc实际最好加上限流电阻和继电器

pandy
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牛。干实事,有总结,有分享,有成就感。
kfhzy
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