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技術(shù)干貨周刊奉上（PFC，開(kāi)關(guān)電源，MOS）

2023-03-23 10:00 作者:電子星球-官方 0人讀過(guò) | 我要投稿

基于輸入阻抗控制策略的CCM PFC在高壓和輕負(fù)載工況下的ithd優(yōu)化與思考

作者：楊帥鍋

在之前我提過(guò)普通定頻控制的CCM PFC在高壓和輕負(fù)載會(huì)進(jìn)入DCM情況，此時(shí)DCM和CCM的電感電流平均值的計(jì)算方法不同導(dǎo)致電流波形存在很明顯的畸變，因此如果可以在DCM區(qū)域補(bǔ)償電流即可優(yōu)化全負(fù)載范圍的電流ithd?？梢?jiàn)下圖是高壓輸入的電流，黃色是電感電流，紫色是電流平均值，工作區(qū)域包含DCM和CCM。

而CCM：

因此工作的重點(diǎn)就是如何去補(bǔ)償DCM的電流波形，是通過(guò)調(diào)頻還是其它方法，這就是我們需要去努力研究和要解決的問(wèn)題了。最近我對(duì)這個(gè)問(wèn)題的思考終于有了一點(diǎn)點(diǎn)可行性的實(shí)現(xiàn)方法，我們可以來(lái)看看它的實(shí)現(xiàn)效果。

系統(tǒng)：AC 220V 50HZ/ LPFC 270UH/ FSW 66KHZ/ 1.6KW額定功率

（ithd 0.0382 ，滿負(fù)載必須可以）

AC 220V 50HZ/ LPFC 270UH/ FSW 66KHZ/ 800W 50%功率

（過(guò)零點(diǎn)附近開(kāi)始有DCM區(qū)域 ithd 0.0382 ，幾乎沒(méi)變化）

AC 220V 50HZ/ LPFC 270UH/ FSW 66KHZ/ 400W 25% 功率

（大部分都是DCM區(qū)域 ithd 0.045 ，依然優(yōu)秀）

AC 220V 50HZ/ LPFC 270UH/ FSW 66KHZ/ 200W 20% 功率

（DCM區(qū)域 ithd < 5% ，依然優(yōu)秀）

AC 220V 50HZ/ LPFC 270UH/ FSW 66KHZ/ 100W 10% 功率

（DCM區(qū)域 ithd < 7% ，秀的飛起）

小結(jié)：提出一種補(bǔ)償DCM和CCM的電流方法，可以解決定頻CCM PFC控制上高壓和輕負(fù)載區(qū)域的電流諧波問(wèn)題，并且無(wú)需采樣電網(wǎng)輸入電壓。也很容易實(shí)現(xiàn)，是一種還可以的PFC控制方法……

原文鏈接：https://www.dianyuan.com/eestar/article-5964.html

開(kāi)關(guān)電源環(huán)路學(xué)習(xí)筆記2：線性化條件

作者：硬件工程師煉成之路

秒針的速度

先來(lái)看這樣的一個(gè)例子：

上面這個(gè)時(shí)鐘，秒針能一秒發(fā)出一個(gè)“噠”聲。我如果說(shuō)秒針是勻速旋轉(zhuǎn)的，大家應(yīng)該沒(méi)什么異議吧，秒針每過(guò)1秒轉(zhuǎn)動(dòng)1小格，確實(shí)是勻速旋轉(zhuǎn)，即秒針轉(zhuǎn)的弧度與時(shí)間是線性關(guān)系。

但是如果我說(shuō)秒針是每時(shí)每刻都是勻速旋轉(zhuǎn)的，那就不對(duì)了吧。仔細(xì)觀察的話，這種時(shí)鐘，實(shí)際是時(shí)間每過(guò)1秒，迅速轉(zhuǎn)動(dòng)一小格，然后等待一秒，到了一秒后馬上又轉(zhuǎn)動(dòng)一小格，所以它的速度并不是每時(shí)每刻都是一樣的，期間甚至有靜止不動(dòng)的時(shí)候，即秒針轉(zhuǎn)的弧度與時(shí)間并不是絕對(duì)的線性關(guān)系。

總之，嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，秒針轉(zhuǎn)的弧度與時(shí)間并不是線性關(guān)系，但是如果滿足一定的條件——時(shí)間夠長(zhǎng)，我們把它當(dāng)成線性關(guān)系去看待反而會(huì)使問(wèn)題更為簡(jiǎn)單，在計(jì)算一定時(shí)間秒針轉(zhuǎn)了多少圈這種問(wèn)題時(shí)，得到的結(jié)果也能接受，誤差并不太大。

類似時(shí)鐘的例子，在滿足一定條件的時(shí)候，開(kāi)關(guān)電源也可以看成是線性系統(tǒng)。

那問(wèn)題來(lái)了，這個(gè)一定條件，到底是什么條件呢？

開(kāi)關(guān)電源線性化的條件

要知道線性化的條件，那自然要知道開(kāi)關(guān)電源哪里不是線性的。我們還是以最常見(jiàn)的電壓反饋型的buck為例子吧。

下圖是電壓反饋型的BUCK的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要有4個(gè)部分：

1、采樣網(wǎng)絡(luò)

2、放大和補(bǔ)償器

3、脈沖調(diào)制器

4、開(kāi)關(guān)變換器

采用網(wǎng)絡(luò)

采樣網(wǎng)絡(luò)一般就是指FB上面的兩個(gè)分壓電阻，采樣網(wǎng)絡(luò)的輸入是電源的輸出Vo，采樣網(wǎng)絡(luò)的輸出是FB的電壓，很明顯，它們是線性的。

比如下面buck芯片MP1484電路，這一級(jí)的傳遞函數(shù)都能很容易寫出來(lái)，是線性的……

原文鏈接：https://www.dianyuan.com/eestar/article-6001.html

基于輸入阻抗控制的多模式混合PFC的控制

作者：楊帥鍋

簡(jiǎn)單地說(shuō)，混合PFC的控制策略就是操縱開(kāi)關(guān)頻率在正弦電壓內(nèi)進(jìn)行變化來(lái)進(jìn)行跨越多個(gè)區(qū)域，難點(diǎn)是多模式區(qū)域的增益不會(huì)統(tǒng)一，實(shí)現(xiàn)多模式優(yōu)秀的電流控制效果就是難題，是需要我們思考和努力的地方了。

近幾個(gè)月一直在思考這些問(wèn)題，在最近突然靈光一閃，電石火光間好像找到了一種方法，下面可見(jiàn)控制效果。

備注：僅采樣電感電流和輸出電壓，無(wú)輸入電壓的采樣。

AC 110V// 50HZ /LPFC 330UH // POUT 1600W

CH1 紅色電網(wǎng)電壓綠色電網(wǎng)電流

CH2 電感電流

CH3 VDS

CH4 PWM RAMP

（低壓滿負(fù)載啟動(dòng)）

放大到AC周期

（此時(shí)工作在最低開(kāi)關(guān)頻率40KHZ，全部處于CCM）

AC 110V// 50HZ /LPFC 330UH // POUT 800W

（此時(shí)工作在最低開(kāi)關(guān)頻率40KHZ，全部處于CCM）

AC 110V// 50HZ /LPFC 330UH // POUT 400W

（此時(shí)工作在最低開(kāi)關(guān)頻率40KHZ，全部處于CCM）

AC 110V// 50HZ /LPFC 330UH // POUT 200W

（此時(shí)工作在開(kāi)關(guān)頻率53~100KHZ，全部處于CRM）

AC 110V// 50HZ /LPFC 330UH // POUT 100W

（此時(shí)工作在開(kāi)關(guān)頻率130~100KHZ，處于CRM/DCM）

AC 220V// 50HZ /LPFC 330UH // POUT 1600W

（此時(shí)工作在開(kāi)關(guān)頻率40~45KHZ，處于CRM/CCM）

AC 220V// 50HZ /LPFC 330UH // POUT 800W

（此時(shí)工作在開(kāi)關(guān)頻率40~90KHZ，處于CRM/CCM）

AC 220V// 50HZ /LPFC 330UH // POUT 400W……

原文鏈接：https://www.dianyuan.com/eestar/article-5963.html

MOS驅(qū)動(dòng)好不好，波形一看就知道

作者：硬件筆記本

如何從MOS管的驅(qū)動(dòng)波形來(lái)判斷驅(qū)動(dòng)好不好，到底是哪里出了問(wèn)題？本文分享幾種常見(jiàn)的MOS管驅(qū)動(dòng)波形。

基礎(chǔ)知識(shí)

一般認(rèn)為三極管是電流驅(qū)動(dòng)型，所以驅(qū)動(dòng)三極管，要在基極提供一定的電流。

一般認(rèn)為MOS管是電壓驅(qū)動(dòng)型，所以驅(qū)動(dòng)MOS管，只需要提供一定的電壓，不需要提供電流。

實(shí)際是這樣嗎？

由于MOS管的制作工藝，決定了本身GS之間有結(jié)電容以及GD之間有彌勒電容，DS也有寄生電容，這使得MOS管的驅(qū)動(dòng)變得不那么簡(jiǎn)單。

備注：如下圖為軟件繪制，示意圖僅供參考，便于理解。

1、MOS正常驅(qū)動(dòng)波形

描述：MOS一般是慢開(kāi)快關(guān)，上升沿相對(duì)下降沿較緩，整體看起來(lái)近似方波，比較完美。

2、MOS驅(qū)動(dòng)波形略微震蕩

描述：肉眼可見(jiàn)這也是方波，上升沿和下降沿都比較陡峭，開(kāi)關(guān)速度比較快，管子損耗小，只是管子有略微的震蕩。

解決手段：適度加大柵極驅(qū)動(dòng)電阻。

3、MOS驅(qū)動(dòng)波形邊沿緩慢

描述：波形的上升沿和下降沿非常緩慢，甚至可能近似三角波，可嘗試將柵極驅(qū)動(dòng)電阻減小，如果變化不大，很可能是驅(qū)動(dòng)芯片的驅(qū)動(dòng)能力不足引起。

解決手段：更換驅(qū)動(dòng)能力較強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)芯片。

4、MOS驅(qū)動(dòng)高頻振鈴

描述：可以看出，管子震蕩的非常厲害，有很大一部分時(shí)間都工作在線性區(qū)，損耗非常大。用紅外測(cè)溫儀查看，管子秒秒鐘溫升幾十度，斷電稍微慢一點(diǎn)，管子就被熱死了。

解決手段：這種情況一般都是布板的問(wèn)題，不用調(diào)參數(shù)，調(diào)了也沒(méi)用，只能重新畫板子……

原文鏈接：https://www.dianyuan.com/eestar/article-6022.html

開(kāi)關(guān)管的驅(qū)動(dòng)器選型及驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)

作者：電源技能成長(zhǎng)記

電源常用的開(kāi)關(guān)器件有MOSFET、IGBT、SiC MOSFET和GaN，這幾種器件均為電壓驅(qū)動(dòng)型器件，不同類型器件的驅(qū)動(dòng)電路也不完全相同，比如MOSFET通常驅(qū)動(dòng)電壓為12V；IGBT驅(qū)動(dòng)電壓達(dá)到15V，SiC MOSFET驅(qū)動(dòng)電壓15~18V，需要負(fù)壓關(guān)斷；GaN根據(jù)電壓等級(jí)和器件本身結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)電壓不相同，200V以下器件用有6V，200V以上Cascode結(jié)構(gòu)器件用15V。應(yīng)用中，采用雙脈沖實(shí)驗(yàn)測(cè)試開(kāi)關(guān)管的動(dòng)態(tài)性能，根據(jù)需求設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)電路和選擇驅(qū)動(dòng)器。

單管變換器只需要采用單通道驅(qū)動(dòng)器即可，半橋驅(qū)動(dòng)可以采用雙通道驅(qū)動(dòng)、自舉驅(qū)動(dòng)或推挽驅(qū)動(dòng)等。先前在自學(xué)驅(qū)動(dòng)電路時(shí)找到了一篇講述各種驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)的文章《高速M(fèi)OSFET門極驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)與應(yīng)用指南》，文章中詳細(xì)地講述了各種形式驅(qū)動(dòng)電路的原理和設(shè)計(jì)方法。

下面講述一下自己在設(shè)計(jì)DAB變換器時(shí)對(duì)驅(qū)動(dòng)電路的考慮，DAB變換器由變壓器原副邊兩個(gè)全橋電路和磁性器件組成，兩個(gè)全橋結(jié)構(gòu)共有8只開(kāi)關(guān)管，設(shè)計(jì)中為了簡(jiǎn)化驅(qū)動(dòng)電路和提高驅(qū)動(dòng)的可靠性，選擇了隔離式雙通道驅(qū)動(dòng)器NSI6602（申請(qǐng)的樣品）。之前做驅(qū)動(dòng)和選擇器件時(shí)，查閱國(guó)際大廠UCC系列的驅(qū)動(dòng)，由于大環(huán)境影響，在價(jià)格和缺貨的雙重影響下，選擇了國(guó)產(chǎn)器件的替代，找到了上述這款與UCC系列隔離雙通道器件引腳功能對(duì)應(yīng)的器件，在搭建變換器的過(guò)程中，該器件發(fā)揮了很大的作用，驅(qū)動(dòng)穩(wěn)定可靠（沒(méi)有進(jìn)行詳細(xì)的動(dòng)態(tài)測(cè)試）

該器件采用電容隔離方案，是一款高可靠性的隔離式雙通道柵極驅(qū)動(dòng)器IC，可以設(shè)計(jì)為驅(qū)動(dòng)高達(dá)2MHz開(kāi)關(guān)頻率的功率晶體管。每個(gè)輸出可以以快速的25ns傳播延遲和5ns的最大延遲匹配來(lái)提供最大4A/6A的拉灌電流能力。