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成良工控設備電源等開關電源輸出波形的解析

來源：發(fā)布時間：2019-05-30 點擊量：1155

成良工控設備電源等開關電源輸出波形的解析

隨著電力電子技術的發(fā)展和創(chuàng)新，使得成良工控設備電源等開關電源技術也在不斷地創(chuàng)新。目前，開關電源以小型、輕量和高效率的特點被廣泛應用幾乎所有的電子設備，是當今電子信息產業(yè)飛速發(fā)展不可缺少的一種電源方式。本文就來讓大家來了解一下開關電源輸出波形的解析。

成良工控設備電源等開關電源的單管反激電路基本結構的兩種模式DCM 和CCM：
（1） CCM 和DCM 模式判斷依據
CCM 和DCM 的判斷，不是按照初級電流是否連續(xù)來判斷的。而是根據初、次級的電流合成來判斷的。只要初、次級電流不同是為零，就是CCM 模式。而如果存在初、次級電流同時為零的狀態(tài)，就是DCM模式。介于二者之間的就是BCM 模式。
（2）兩種模式在波形上的區(qū)別
●變壓器初級電流，CCM 模式是梯形波，而DCM 模式是三角波。
●次級整流管電流波形，CCM 模式是梯形波，DCM 模式是三角波。
●MOS 的Vds 波形，CCM 模式，在下一個周期開通前，Vds 一直維持在Vin Vf 的平臺上。而DCM 模式，在下一個周期開通前，Vds會從Vin Vf 這個平臺降下來發(fā)生阻尼振蕩。（Vf 次級反射到原邊電壓）。因此我們就可以很容易從波形上看出來反激電源是工作在CCM還是DCM狀態(tài)

成良工控設備電源等開關電源的MOSFET在開通和關斷瞬間寄生參數對波形的影響

在MOS關斷的時候，Vds的波形顯示，MOS上的電壓遠超過Vin Vf，這是因為，變壓器的初級有漏感。漏感的能量是不會通過磁芯耦合到次級的。那么MOS關斷過程中，漏感電流也是不能突變的。漏感的電流變化也會產生感應電動勢，這個感應電動勢因為無法被次級耦合而箝位，電壓會沖的很高。那么為了避免MOS被電壓擊穿而損壞，所以我們在初級側加了一個RCD吸收緩沖電路，把漏感能量先儲存在電容里，然后通過R消耗掉。

當次級電感電流降到了零。這意味著磁芯中的能量已經完全釋放了。那么因為二管電流降到了零，二極管也就自動截止了，次級相當于開路狀態(tài)，輸出電壓不再反射回初級了。由于此時MOS的Vds電壓高于輸入電壓，所以在成良工控設備電源的電壓差的作用下，MOS的結電容和初級電感發(fā)生諧振。諧振電流給MOS的結電容放電。Vds電壓開始下降，經過1/4之一個諧振周期后又開始上升。由于RCD箝位電路以及其它寄生電阻的存在，這個振蕩是個阻尼振蕩，幅度越來越小。

成良工控設備電源等開關電源輸出波形不管是在CCM模式還是DCM模式，在mosfet開通on時刻，變壓器副邊都有震蕩。主要原因是初次級之間的漏感輸出肖特基（或快恢復）結電容輸出電容諧振引起，在CCM模式下與肖特基的反向恢復電流也一些關系。故一般在輸出肖特基上并聯一個RC來吸收，使肖特基應力減小。

成良工控設備電源等開關電源輸出波形在MOS關斷的時候，Vds的波形顯示，MOS上的電壓遠超過Vin Vf！這是因為，變壓器的初級有漏感。漏感的能量是不會通過磁芯耦合到次級的。那么MOS關斷過程中，漏感電流也是不能突變的。漏感的電流變化也會產生感應電動勢，這個感應電動勢因為無法被次級耦合而箝位，電壓會沖的很高。那么為了避免MOS被電壓擊穿而損壞，所以我們在初級側加了一個RCD吸收緩沖電路，把漏感能量先儲存在電容里，然后通過R消耗掉。

成良工控設備電源等開關電源輸出波形的設計時需注意點
（1）盡量使反激電路最大工作占空比小于50%，若要使占空比工作在大于50%，為避免次諧波震蕩，需加上斜率補償，此外還需注意變壓器能否磁復位。由于mosfet導通和關斷需要一定的時間，同一批次的變壓器單體之間也有差異，建議反激最大工作占空比小于45%。
（2）反激的功率地和控制地的連接須注意單點接地，特別是在哪個地方進行單點接地需慎重。為有效地吸收地噪聲（mosfet的開通和關斷），輸入電容的一個腳盡量靠近共地點。
（3）由于成良工控設備電源的電壓外環(huán)的PID輸出與電流內環(huán)進行比較來決定占空比，事實上 PID的輸出不是一條絕對直線，它是在直流的基礎上疊加了一個低頻分量，為保證輸出穩(wěn)定，在設計時需使內環(huán)帶寬比外環(huán)帶寬大于10倍以上。

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