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未解决

反激式开关电源初级电感工作违背电感原理?

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sandwich2012
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助理工程师
  • 2012-7-12 23:08:25
10问答币
[/table]本人近日在研究反激式开关电源开关损耗时发现一个小问题,由于本人能力有限,无法解释,故来向高手们请教: [table=560]根据示波器截取的波形,开关关闭后,初级电感电流Ipk在继续上升一段时间(三极管存储时间)后,到达峰值并开始下降,同时三极管集电极电压Vc开始上升,Vc上升至Vin时,Ipk已经下降了一半左右。


问题是,我们都知道电感基本公式:V=L*dI/dt , 也就是说初级电感电流开始下降时,其两端电压必然已反向,那为什么测试得到的波形会违背这个原理呢?

个人觉得这个问题大家进入讨论的时候不要太想当然,就像前面有人怀疑我的波形是我自己想象出来的,但实际是怎样大家有没有自己测量过;还有人回复我电感理论一定不会错,我觉得我的论题可以看做只是引发大家讨论的一个噱头,希望大家能看到我提出的实际问题本身,我想知道的是我测到的实际情况是为什么,大家有兴趣可以一起来分析,当然有专家能明确告诉我原因更好。


收藏收藏3
st.you
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总工程师
  • 2012-7-12 23:50:29
 
你自己分析一下极性就知道了,不违背,电感的电在开关截止时是反向的,跟电源叠加。
sandwich2012
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助理工程师
  • 2012-7-13 01:13:04
 
谢谢,你所说的“ 电感的电在开关截止时是反向的,跟电源叠加” 是什么意思,可以详细点么,如果可以的话,能否帮忙分析一下~~
st.you
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LV10
总工程师
  • 2012-7-13 08:56:16
 
一时大意,应该是电感的电压极性
sandwich2012
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LV3
助理工程师
  • 2012-7-13 22:22:19
 
如果电感两端电压极性如你所说我就没有必要再问这个问题了,我的问题是在电感两端电压反向之前电感电流已经减小的原因。
blueskyy
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LV10
总工程师
  • 2012-7-13 07:57:16
 
给出初级电流波形和VC电压波形吧 ~
sandwich2012
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助理工程师
  • 2012-7-14 11:07:56
 
图已经补上了,大概波形就是这样了
xiaoliangyl
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版主
  • 2012-7-13 09:38:02
 
简单理解,如果你搞清楚什么叫“反激”就不会这么问了
sandwich2012
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助理工程师
  • 2012-7-13 21:10:52
 
如果你能解释这个细节问题,还请不吝赐教~~~
xiaoliangyl
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  • 2012-7-13 21:37:00
 
不晓得你是怎么测得,如果你测初级绕阻两端,假设输入300V,那么开关管开通的时候,漏极电压为零(忽略VDS),这时为正,相反,当开关管截止时,漏极电压一般为500V左右,这时比输入电压高吧,是不是负,
sandwich2012
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LV3
助理工程师
  • 2012-7-13 22:19:06
 
可能我的问题表达的不够清楚,一会我把图补上你再看一下吧,基本上我的问题是开关管断开后,在Vc上升到电感两端电压反向前,电感电流的变化
xiaoliangyl
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版主
  • 2012-7-14 11:24:52
 
你这个图是实际中的图,我们讨论是理论的问题,如果器件都理想化,截止就没有斜波,这还会矛盾吗?但你搞个实际的图来讨论理想的问题本身就不对了,这时候还有线圈耦合电容,漏感,MOS结电容等等分布参数,
sandwich2012
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助理工程师
  • 2012-7-14 11:36:09
 
我不知道你是在和谁讨论理论的东西,我一开始就问的是实际情况啊,如果您能解释,还请赐教~~
YTDFWANGWEI
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  • 2012-7-14 13:45:39
 
这个图应该是你自己想象出来的图吧?实际的波形不是你这样的,在VC电压升高到输入电压VIN之前,电感也就是变压器原边电流都是在增加的,只不过增加的斜率在降低而已。
blueskyy
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总工程师
  • 2012-7-14 13:51:16
 
到位 ~
sandwich2012
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助理工程师
  • 2012-7-14 19:35:37
 
呵呵,我的波形是按照我示波器的截图来画的,如果我截到的波形能符合电感原理,我就不会由此一问了。。。
YTDFWANGWEI
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  • 2012-7-14 19:57:36
 
你是用的记忆示波器,截图后展开看的下降沿,还是用单脉冲触发方式看的?
galaxymacro
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初级工程师
  • 2012-7-14 22:08:20
 
有没可能是电流探头和电压探头延时不同的原因?这个时间可能只有几nS
sandwich2012
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LV3
助理工程师
  • 2012-7-14 22:13:59
 
这个倒是有可能,不过还得再评估一下探头延时~~
YTDFWANGWEI
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版主
  • 2012-7-15 10:53:49
 
这个倒有可能,可以采用测量取样电阻上的波形,两个电流波形对比一下看看。
sandwich2012
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助理工程师
  • 2012-7-16 19:50:22
 
今天用信号发身器评估了一下探头延时,我们的探头延时大概是电流滞后电压20ns左右~~
而实测电感波形确实电压滞后电流100ns左右,所以探头延时应该不是造成上图问题的原因。

sandwich2012
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助理工程师
  • 2012-7-15 11:06:10
 
单击触发,截图展开。。。
YTDFWANGWEI
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版主
  • 2012-7-15 16:20:12
 
我们的示波器很落后,这样操作会严重失真。
sandwich2012
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助理工程师
  • 2012-7-15 16:42:01
 
我们的示波器很先进。。。
前面有个朋友说是可能是电流探头和电压探头不同的延时造成的,我觉得有可能,不过得上班后再好好看看~~
sandwich2012
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LV3
助理工程师
  • 2012-7-16 19:49:44
 
今天用信号发身器评估了一下探头延时,我们的探头延时大概是电流滞后电压20ns左右~~
而实测电感波形却是电压滞后电流100ns左右,所以探头延时应该不是造成上图问题的原因。
xiaoya887
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初级工程师
  • 2012-7-28 17:09:10
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这个示波器已经不错了;
facts
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LV6
高级工程师
  • 2012-7-14 20:34:47
 
图是对的,想一下初级电感能量去哪儿了?如果你把次级波形同时看就明白了
sandwich2012
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LV3
助理工程师
  • 2012-7-14 22:08:47
 
你的意思是初级能量转移了?
能量转移过程中初级就不满足电感原理了么?
chchchcxt
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LV4
初级工程师
  • 2012-7-17 15:38:50
 
个人觉得 能量转移的过程既有变压器又有电感在作用。
sandwich2012
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LV3
助理工程师
  • 2012-7-17 17:12:01
 
你的意思是这段时间,变压器初级+次级的总能量还是在上升的,只是初级的增量小于初级向次级的转移量,所以电流下降,可以这么理解吧~~
chchchcxt
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初级工程师
  • 2012-7-19 10:28:55
 
你的问题表达的不是很清楚, 我也没太理解。 在你说的这段时间次级没有电流,所以没有能量从初级向次级转移。

初级电感工作是肯定不会违背电感原理的,对于你测试波形的偏差我个人认为有两方面原因:
1. 探头的延时,大家都讨论过了。
2. 电压探头的测试问题,你测试的集电极电压波形其实不完全是集电极的电压,还包括了探头所夹的那段引线上的杂散电感产生的电压。这些电感虽然很小,但在关断时电流变化率很大,会产生一个相对比较大的电压,叠加在所测量的集电极电压上,使测量的集电极电压偏小,效果就是波形向右移,看起来像时间延时一样。
sandwich2012
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LV3
助理工程师
  • 2012-7-19 12:20:17
 
目前为止,大家讨论的结果大致为两个方向:
1. 波形本身有问题,可能是探头延时导致;
2. 波形本身没有问题,只是不能单纯从主边电感工作去理解波形,可能的原因是寄生电感、变压器能量传输等共同参与可这个工作过程。
对于探头延时的问题,我已经做过实验评估过,可能性不大;我个人比较倾向于变压器能量传输的观点,而你所说的杂散电感的问题,是否可以画图分析一下工作过程,以便大家理解。如果是如你所言,那么我要怎么测试才会比较准确的测得电感电流及其两端电压波形?
chchchcxt
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LV4
初级工程师
  • 2012-7-19 14:06:10
 
你最好还是上传示波器波形,不然不好分析。


sandwich2012
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助理工程师
  • 2012-7-19 20:15:58
 
明天补图
galaxymacro
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初级工程师
  • 2012-7-19 21:10:37
 
楼主能不能把变压器两端电压和电流同时量一量?
sandwich2012
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助理工程师
  • 2012-7-20 20:58:40
 
图已上,欢迎继续发表意见
galaxymacro
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LV4
初级工程师
  • 2012-7-21 17:26:55
 
既然把变压器原边看成电感,我们就量下原边电压吧,你还是没量啊
sandwich2012
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LV3
助理工程师
  • 2012-7-21 17:59:24
 
你在说什么,波形上可以看得出来啊,兄弟~~
galaxymacro
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LV4
初级工程师
  • 2012-7-21 20:36:51
 
反正,电压电流不可能违反物理定律的,从波形上看副边电流上升是很后的时间,并没有对原边钳位,原边可以看成电感,你必须保证你量的是这个电感的电压和电流。我觉得还是要量变压器两端的电压和,变压器出线的电流。
sandwich2012
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助理工程师
  • 2012-7-26 15:01:45
 
你好,我又重新量了一下电压电流,电压探头挂在变压器初级脚,电流探头圈在变压器初级脚到PCB的飞线上,得出的波形与我之前的波形基本一致,还是存在我之前问得那个问题。是否是我测量的电压电流还是存在问题呢,如果是我应该怎样测量,请给些意见,谢谢~~
magic-young
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LV4
初级工程师
  • 2012-7-26 16:52:30
 
能看下楼主这次测试的波形吗?发现自己现在对这个问题越来越好奇了!
sandwich2012
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助理工程师
  • 2012-7-27 11:02:25
 
OK,马上补图,敬请期待~~
magic-young
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LV4
初级工程师
  • 2012-7-21 18:31:45
 
原边电压可以看的出来,但是原边电流并不等于MOS的电流呢,楼主可以量下变压器原边的电流么?
sandwich2012
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助理工程师
  • 2012-7-21 19:04:54
 
图中所示电流波形为变压器输出节点电流波形,如果这不算是原边电流,那告诉我怎么测量原边电流吧~~
magic-young
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LV4
初级工程师
  • 2012-7-21 19:18:33
 
呵呵,我只是不清楚你测量的位置在哪里,节点对应的是电压,电流对应的是路径!
sandwich2012
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助理工程师
  • 2012-7-21 19:26:05
 
嗯,有道理,我测量的应该是变压器到三极管集电极那条路径上的电流,我应该怎样测所谓的原边电流呢~~
magic-young
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初级工程师
  • 2012-7-21 22:00:44
 
所以嘛,你测量的是MOS管的电流,你要是测量变压器的电流,要么直接和变压器的绕组串联,要么你把吸收回路的电流也测量出来,然后和你先在测出的这个电流相加就可以了!
sandwich2012
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助理工程师
  • 2012-7-21 22:21:12
 
吸收电路是RCD,这个支路要导通是不是也得有个条件啊
magic-young
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初级工程师
  • 2012-7-22 08:56:52
 
RCD电路的话,MOS闭合的时候,C会被R充电到VIN,MOS断开时,D给会给变压器初级提供一个低阻抗的续流回路,此时的导通是无条件的,只要MOS开始断开,MOS上的电流下降,RCD之路就开始动作!C上的电压快速下降,同时变压器初级的电流上升速度快速减少,直到C上的电压为0,变压器的电流到达最大值!然后C上的电压就开始反向,直到被次级钳位!
magic-young
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初级工程师
  • 2012-7-19 15:59:20
 
我也很同意27楼的看法,这个暂态的过程中,既有变压器的作用,也有电感的作用,Lleakage是变压器初级漏感,VDC+Lleakage*di/dt+Vpri=Vce;但是此时次级二极管没有导通,还不能称为完全的变压器,也就是说Vpri可以为任何值(当然在次级二极管导通后就被钳位了),所以楼主看到的VCE波形减去VDC波形,不能单纯看成是初级电感的电压。如果再测试次级绕组的电压波形就可以解释为什么电流下降的时候VCE依旧小于VDC。因为Ipri下降的时候,次级绕组很可能仍旧是反向的。
如果在带入次级绕组的电压波形就可以说的清楚了,VDC+Lleakage*di/dt+n*Vsecondary=Vce
希望指正!
magic-young
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初级工程师
  • 2012-7-19 16:35:35
 
很抱歉,此上分析都是错误的,道行不深,见笑,见笑!
其实我们的分析忽略了吸收回路(另把寄生参数也暂且归在吸收参数中),当VCE上升时,变压器的Ipri和MOS的电流是不同步,吸收回路会给变压器提供电流,同时吸收电容的电压会下降,楼主给出的图可能只是晶体管的电压和电流的图,并不是变压器的电压电流波形图。
MOS关断的瞬间,变压器初级依旧是一个正的伏秒数,也就有理由相信变压器的电流还在上升,但上升的速度在快速减小,当VCE大于VDC时,变压器的Ipri才到达最大值,然后此时电感的作用才开始体现,次级电压变正,同时快速上升。
欢迎拍砖!
magic-young
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LV4
初级工程师
  • 2012-7-21 00:22:44
 
我认为这也体现了吸收电路的作用,试想,按照电感作用的规律,VCE还在上升时,电流也在上升,VCE到达VIN时,电流才开始下降,这样开关MOS 的损耗会有多大啊!
sandwich2012
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助理工程师
  • 2012-7-21 13:48:14
 
开关损耗还和交越时间有关系,吸收电路的存在并不是为了降低交越损耗,相反吸收电路的存在还会降低电流下降速度。
magic-young
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初级工程师
  • 2012-7-21 14:28:23
 
我们是在定性的讨论问题,我不知道你的拓扑的吸收到底是加在VDS上面还是直接加在变压器的初级,无可置疑,他们都给变压器初级提供了续流回路。
之前我也跟你的想法一样,吸收式为了抑制尖峰,但是你的图片明显说明了另外一个问题,吸收也有助于降低开关的速度,但至于到底是增加开关损耗,还是降低开关损耗,我们都不能给出答案。
至于吸收降低开关速度,因为吸收电容的存在,增加了VDS的等效寄生电容!在次级导通钱,反激变压器也就仅仅只能看做是个电感的。
sandwich2012
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助理工程师
  • 2012-7-23 19:30:50
 
我把吸收去掉测得的情况一样啊
chchchcxt
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初级工程师
  • 2012-7-24 10:28:05
 
吸收回路只影响测的电流的大小,不会影响电流的方向。
sandwich2012
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助理工程师
  • 2012-7-24 11:27:12
 
按照magic-young的观点,I变压器 - I吸收 = Ic  ,I吸收的增量大于I变压器的增量,导致Ic下降
magic-young
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初级工程师
  • 2012-7-26 16:57:30
 
我的意思是Ic的下降导致电感的电流从吸收回路续流,我也无法确认我说的是事实,只是按照理论分析是这样,也想看到楼主的波形的一个合理解释!
sandwich2012
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助理工程师
  • 2012-7-28 12:15:59
 
图已上
sandwich2012
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助理工程师
  • 2012-7-31 12:26:26
  • 倒数8
 
魔法羊,图已上,求见解~~~
jiame2006
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高级工程师
  • 2012-7-21 20:04:32
 
反向叠加
sandwich2012
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助理工程师
  • 2012-7-21 20:15:03
 
可以描述的清楚点么
xkw1cn
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版主
  • 2012-7-21 22:47:38
 
确实出现了能力限制。你漏了三极管的Coss!三极管关断时;实际是RLC过度过程,单独考虑电感V=Ldi/dt是不对的。
sandwich2012
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助理工程师
  • 2012-7-21 22:57:53
 
还请总工程师明确描述工作过程,以解菜鸟的痛苦
xkw1cn
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  • 2012-7-21 23:06:59
 
三极管关断瞬间;其实是IL=峰值;Vcos=0为初始条件的RLC过渡过程。建议看看《电工学》或《电工基础》中RLC二阶过度过程内容。
galaxymacro
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初级工程师
  • 2012-7-22 08:26:24
 
完全不能理解,“IL=峰值;Vcos=0为初始条件的RLC过渡过程,” 如果Vcoss为0,IL怎么可能为峰值???Vcoss为0,原边仍承受的是正向压降,IL将继续上升。
magic-young
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初级工程师
  • 2012-7-22 08:59:00
 
完全同意楼上的说法,IL不可能是峰值,Imos此时才是峰值!Vcoss为0时,变压器初级仍是正的伏秒数呢!
xkw1cn
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  • 2012-7-22 12:20:10
 
看清楚!这是初始条件!把书看完再。。。
magic-young
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初级工程师
  • 2012-7-22 12:41:58
 
三极管关断瞬间;其实是IL=峰值;Vcos=0为初始条件的RLC过渡过程。建议看看《电工学》或《电工基础》中RLC二阶过度过程内容。

是啊,我们就是指的是初始条件呢,IL=Ix(变压器初级电感电流线性增长的顶点),VCE=0,Vc(RCD吸收电容)=VIN;这才是RLC过渡过程的的完整初始条件,之后开始谐振;在VCE=VIN时候IL谐振到顶点,此时Vc(RCD)=0,参考的《自动控制原理》二阶欠阻尼,手头没有 电路基础!

如有错误,请总工不吝赐教!谢谢!
xkw1cn
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  • 2012-7-22 21:42:45
 
真服你了。56楼说IL不是峰值;这里又说其实是IL=峰值。
到底是也不是峰值?
magic-young
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初级工程师
  • 2012-7-22 21:53:21
 
总工,上面那句原话是你的呦,我先把你的原话贴出来,下面说的是我的解释,您可能最近太忙了额,没看清楚呢!
sandwich2012
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助理工程师
  • 2012-7-23 11:45:14
 
哇塞,好激烈啊,这才是我的本意啊,让实验菜鸟和理论专家激情碰撞吧。。。可惜还没找到总共所说的书,没法加入你们的讨论呢
sandwich2012
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助理工程师
  • 2012-7-26 14:30:24
 
总工,看了,但是感觉还是没办法解释啊,总工能否分析一下这个过程呢,谢谢~~
sandwich2012
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助理工程师
  • 2012-7-29 13:55:35
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总工,不要沉默啊
liulg2153
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助理工程师
  • 2015-12-30 13:24:34
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翻出多年前的帖子,已经都沉默了
Coming.Lu
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版主
  • 2012-7-23 07:50:15
 
当你发现理论和实际不符时:
1.你的理论已超出先人,有机会推翻先人的理论。
2.你的理论还不够。
sandwich2012
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助理工程师
  • 2012-7-23 11:38:30
 
谢谢,你说的很正确,但你可能误解我发帖的本意了。
Coming.Lu
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  • 2012-7-23 18:40:07
 
反激变压器,包括初级线圈,次级线圈,漏感,励磁电感等,综合考虑分惜一下吧。
chchchcxt
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初级工程师
  • 2012-7-24 10:29:55
 
同意,还有探头的位置,线路的寄生电感等
sandwich2012
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助理工程师
  • 2012-7-24 11:29:45
 
谢谢,根据我的实验,基本上可以排除示波器探头延时、RCD吸收的影响,我会继续分析下去的~~
Coming.Lu
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  • 2012-7-25 08:08:04
 
支持。
sandwich2012
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助理工程师
  • 2012-7-25 12:24:16
 
谢谢副总的支持~~
ltpzm
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高级工程师
  • 2015-12-30 13:37:41
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测这种对准波形的时候,探头一定要校准,要同步,有专门的校准东西!!!!
anthony
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  • 2015-12-30 14:47:56
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TI有很多资料解释你的问题
peterchen0721
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副总工程师
  • 2015-12-31 10:13:48
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提供電感本身(磁芯)的頻率特性,雖然MOS已經關斷COSS已經充電中RCD也啟動,但是受制材質問題ui導磁係數很低所以電感不存在。100ns=10MHz...

T.JPG (193.49 KB, 下载次数: 42)

頻率特性圖

頻率特性圖
zq_indigo
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本网技工
  • 2016-3-31 12:00:15
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学习
librea
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本网技师
  • 2016-3-31 12:23:28
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学习一下
ltpzm
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高级工程师
最新回复
  • 2016-4-1 09:24:16
  • 倒数1
 
这个讨论很是奇葩,测试的电流不是电感的电流,测试的电压不是电感的电压,来验证电感的定律,是不是哪里不拖呀?
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