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怎么改变开关电源启动瞬间冲击电流

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1
vincentshan0
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LV6
高级工程师
  • 2012-12-20 09:50:03
10问答币
各位好:
最近我在调一个反激开关电源,输入电压21VDC~80VDC(兼容蓄电池和两块PV电池板),输出功率33W左右,按照CCM计算变压器的方式变压器初级感量在70uH 左右。
两个问题请教各位高人:
1.计算变压器感量需不需要考慮誤差的感應係數及在額定電流下的将额,如果考虑后我的电感量是否要调到140uH?
2.现在开关电源启动瞬间冲击电流非常大,负载超过6W,我的辅助电源就启动不了,UC3845 的PIN3 电压超过1V,各位大师有没有好的方法抑制低压开机冲击电流?如果增加软启动电路是否会好点呢?现在变压器初级感量是70uH.
上传原理图及测试波形,黄色为DS 波形,紫色为UC3845 CS 脚上电压波形,启动瞬间峰值电压为1.94V

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对第一个问题:   取决于你使用的变压器的磁材,不过一般的变压器都是使用的铁氧体的材料,所以不存在额定电流下的将额的考虑,主要考虑在最大电流条件下你的铁氧体是否会饱和就可以了。对于楼主为什么考虑额定电流的降额的原因,我想你应该是觉得反激变压器实际上是一个耦合电感,而一般我们在设计输入滤波电感,输出滤波电感,PFC电感时大部分都考虑到了额定电流下的降额电感量,为了满足CCM的要求,需要在最大电流下 ...
eastsonc
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LV4
初级工程师
  • 2012-12-20 09:53:49
 
w=0.5.L.f.I2 你的开关频率是多少?
vincentshan0
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LV6
高级工程师
  • 2012-12-20 11:42:32
 
开关频率按照50KHz计算的。
vincentshan0
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LV6
高级工程师
  • 2012-12-20 14:14:15
 
这里的I是平均电流还是峰值电流?此公式DCMCCM都适合吗?
shyshihouyun
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LV8
副总工程师
  • 2012-12-20 10:02:24
 
初级电感量也太小了吧,那冲击电流肯定大,最好是加大电感量
vincentshan0
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LV6
高级工程师
  • 2012-12-20 11:43:56
 
但是我这边还有个初级感量是300uH 的,冲击电流也很大,负载超过6W,在25V以下电源就启动不了,电源电压要到30V才能启动。
YTDFWANGWEI
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版主
  • 2012-12-20 15:03:34
 
初级电感量300跟20的匝数是不是都是一样的?波形太小看不清楚,隐约感觉启动的时候变压器饱和了。
vincentshan0
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LV6
高级工程师
  • 2012-12-20 16:22:04
 
启动瞬间最大电流超40A ,变压器感量我是按照 CCM 模式计算的,输入电压21~80VDC,
功率Pout=30W ,效率80%
k 取0.5~0.6,频率50Khz,deltaB=1600,计算下来L=70uH.变压器为EC2834
初级电感量300uH和70uH 初级匝数不一样,300uH的为24T,主反馈12V为18T(这个变压器是公司另外一个人帮忙计算的,计算方法不详)
70uH 的为14T, 主反馈12V为10T
两款变压器上电瞬间电流波形差不多。
我上传一个启动瞬间DS电流波形,图中黄色为电流波形

YTDFWANGWEI
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版主
  • 2012-12-20 16:35:33
 
这是330UH的?顶楼是70UH的?你仔细看看一样吗?
vincentshan0
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LV6
高级工程师
  • 2012-12-20 17:39:29
 
现在的结果无论是300uH,还是70uH 的变压器感量,刚启动瞬间电流都很大。
在低于25V输入电压下,负载超过6W,UC 3845 一直过流保护,一直在打嗝。电源启动不了。
峰值电流都很大。都大于30A.
伟子
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LV4
初级工程师
  • 2012-12-21 10:03:55
 
从波形可读出:
输入:20V;频率:86K; 周期:12uS;电感:70uH
根据伏秒平衡V*T=L*I,
I=V*T/L=20x12x10E-6 / 70x 10E-6 = 3.42
这是DCM工作下开关管漏极电流可能达到的最大值,接近4A
很可能楼主的电流探头放大了10倍。
20020672
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LV6
高级工程师
  • 2012-12-20 11:34:12
 
增加软启会好些
zhaohua2764
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LV10
总工程师
  • 2012-12-20 18:50:37
 
先要确认你的直流供电电源的容量是否足够,二极管通流量是否足够。
输入滤波电容的容量是否足够,低压直流更要注意。
vincentshan0
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LV6
高级工程师
  • 2012-12-20 22:49:47
 
我用的直流电源测试的,输出电压0~150VDC,电路0~30A可调。输出纹波比较小。
电源限电流30A,输入电压低于25V,负载大于6W电源一直打嗝启动不了。
smithhu
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LV6
高级工程师
  • 2012-12-20 19:54:01
 
对第一个问题:
取决于你使用的变压器的磁材,不过一般的变压器都是使用的铁氧体的材料,所以不存在额定电流下的将额的考虑,主要考虑在最大电流条件下你的铁氧体是否会饱和就可以了。对于楼主为什么考虑额定电流的降额的原因,我想你应该是觉得反激变压器实际上是一个耦合电感,而一般我们在设计输入滤波电感,输出滤波电感,PFC电感时大部分都考虑到了额定电流下的降额电感量,为了满足CCM的要求,需要在最大电流下仍然能够维持CCM所需要的电感量,进而导致在空载时的电感量偏大,其主要原因是我们在这个时候大部分选择的是粉芯材料,粉芯材料的U值会随着电流的增大而不断减小,进而导致电感量的下降。由于我们设计的磁性元件在测试的时候不可能注入那么大的电流去测试电感,所以我们会依据U与I的关系曲线计算出小电流下的电感值。
对于第二个问题:
为了减小冲击电流的方法只能是增加软启动。主要原因是因为启动时输出电压为0,进而导致启动初期补偿运放饱和,进而占空比被拉大最大,进而进而使得你的CSPIN 的电压超过了1V。
增加软启动电路的目的是限制你的最大占空比,或者说是将占空比慢慢放开。
vincentshan0
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LV6
高级工程师
  • 2012-12-20 22:43:10
 
首先谢谢你帮忙解答问题。
然后关于软启动电路有没有好的推荐方案呢
joezzhang
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LV8
副总工程师
  • 2012-12-20 20:02:49
 
1、电路图不对吧,没有用芯片内部的误差放大器,那在1、2脚之间加阻容干什么?应该加在三极管的C、B之间。
2、负载是什么?不需要大的启动电流的话,加上缓启动电路你这个问题应该会有改善。
vincentshan0
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LV6
高级工程师
  • 2012-12-20 22:46:22
 
这是UC3845非隔离的反馈方案。
负载我用的是电子负载测试的。
zhaohua2764
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LV10
总工程师
  • 2012-12-21 08:17:59
 
是否电子负载会产生影响。可以先断开电子负载,然后再加载试试。
vincentshan0
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LV6
高级工程师
  • 2012-12-21 08:32:47
 
启动以后加载没有问题,就是加载大于6W,电源根本就启动不了。
zhaohua2764
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LV10
总工程师
  • 2012-12-21 08:57:58
 
可以先用电阻负载试。
joezzhang
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LV8
副总工程师
  • 2012-12-21 16:43:48
  • 倒数9
 
你的12V绕组给芯片供电,如果此绕组不做其他输出用途的话,可以看做是隔离PSR方案。
你是通过改变三极管的阻抗来调整1脚电压,进而调节占空比,所以你的相位补偿应该加在1脚和三极管的基极。2脚根本没有使用,可以直接接地。

我问你的负载要求是什么?有没有大的容性负载满载启动要求?如果没有这个要求的话,直接用电阻做负载,在芯片1脚加上缓启动电路,可以减小启动时的冲激电流。
vincentshan0
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LV6
高级工程师
  • 2012-12-21 21:32:33
  • 倒数8
 
电路中有个SD信号,是接在另外一块电路上,用来关机用的。SD给个高电平,UC3845 1脚拉地,关掉辅助电源,实现低功耗。
wangdianyuan
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LV3
助理工程师
  • 2012-12-21 09:02:49
 
第一关于启动的问题,你用UC3845,芯片本身起动电压没有回差,用电阻起动,不太合适,需要很大的起动电流,你加大输入电压能起动,就说明这个问题,建议用有回差的芯片。
第二,起动冲击电流太大,建议采用缓起。
zhaohua2764
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LV10
总工程师
  • 2012-12-21 09:08:53
 
那是否要加大R7,R22的值?是否用UC3844?
vincentshan0
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LV6
高级工程师
  • 2012-12-21 21:36:47
  • 倒数7
 
我试着将启动电阻改小,低电压启动带负载能力明显提高。
zhaohua2764
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LV10
总工程师
  • 2012-12-21 13:37:09
 
[size=14.399999618530273px]UC3845的启动电压是9伏,现在供电电压要求最低是21伏,可否用11伏的稳压管串在R7,R22(取合适的值)中间,然后取消二极管D6,让输入电压一直供电,而不是通过辅助绕组,能否实现欠压功能。
vincentshan0
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LV6
高级工程师
  • 2012-12-21 21:37:58
  • 倒数6
 
这样工作启动电阻上功耗是不是变的很大?
zhaohua2764
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LV10
总工程师
  • 2012-12-22 10:17:26
  • 倒数5
 
损耗应该也不大,可以试试。
总体而言,由于启动电压太低,导致启动电流过大。
[size=14.399999618530273px]由于输入滤波电容电压的爬升需要时间(供电电源实际也有这个过程),启动持续时间会较长;低启动电压时(21伏),大的启动电流实际爬升到21伏,就导致了过流保护,或电压的再次下跌;高的启动电压时,冲过了这个过流点,输入电压可能持续上升,过程中加之启动电流的持续减小,从而能正常工作,但一旦加大负载量,这个能启动的电压点会不断要求加大。
所以得想办法让芯片在比较高的电压时启动,当然缓启动是个办法,但不能代替UVLO功能。
[size=14.399999618530273px]采用UC3844,看起来是个不错的选择,启动电压典型值16伏。
[size=14.399999618530273px]可以做个试验:一、让供电电源先启动,电源后启动;二让供电电源和这个电源一起启动。可以看出需要的启动电压点是不同的。
zhaohua2764
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LV10
总工程师
  • 2012-12-22 10:19:53
  • 倒数4
 
补充的问题:楼主这个进线是否比较细或比较长?
vincentshan0
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高级工程师
  • 2012-12-22 15:07:07
  • 倒数3
 
细到没有,走线有1mm,长是有点。你给我的方法,我去试下。
zhaohua2764
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LV10
总工程师
  • 2012-12-22 15:29:30
  • 倒数2
 
在电容E9的正和E16的正之间还要加个1N4007,作为关电时E9的放电通路。
vincentshan0
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LV6
高级工程师
最新回复
  • 2012-12-22 16:30:57
  • 倒数1
 
好的。谢谢了。
XIAOTU80
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版主
  • 2012-12-21 16:24:40
  • 倒数10
 
加热敏电阻或者另一个方案,
另一个方案是:启动时,限流电阻起作用,启动后,辅助绕组给可控硅供电,短掉改限流电阻,使得正常工作后,限流电阻不再消耗能量
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