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专业版 开关电源实验

简介:此工程收集我的开关电源实验,会将一系列开关拓扑实验的测试过程分享在这个工程里,并会不断更新,详细的计算会放在专门的工程里,详细的原理放在文章里。

开源协议: TAPR Open Hardware License

发布时间: 2022-11-21 15:50:26
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描述

UC3842反激实验

此实验的计算基础已经放在附件里了,在这个工程里会将计算错误的地方进行说明,并进一步改正(改不了的就算逑)。

设计目标:

  1. Vin = 220VAC
  2. Vout = 24V
  3. Iout = 10A
  4. fs = 100KHz
  5. η = 95%

测试照片:

  • 电源可行性测试:
    • 要点1:四个脚需要用铜柱增高,避免桌上的金属杂质导致短路啥的,我这里因为找不到铜柱了,把桌子清理干净了将就用的。
    • 要点2:可以把保险丝替换成一个白炽灯,这样的话可以通过判断白炽灯的亮度来判断问题所在,一般白炽灯越亮,就说明短路越严重,如果不亮,就说明是正常的,可以轻载的情况下带白炽灯测试,如果是重载的情况下,就不能用白炽灯测试了,因为它会很亮,消耗能量的。
    • 要点3:一定要用隔离变压器,最好的话示波器也用一个隔离变压器进行供电。

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    • 可行测试结果(注意看上面的电子负载):

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  • 电源性能测试:
    • 要点1:MOS管要加散热器,与此同时可以加一个小风扇吹着,帮助散热。
    • 要点2:测试完一个点,焊线引出来,高压侧要是因为手抖啥的一不小心短接了,是极其危险的,所以为了稳妥,测试一次,引出一根线出来再测试。

nkIEiX96RGBidiunz0TmcXGbJspIeWpQQxCkDEYb.jpeg

实际实验结果以及电路设计不足点的分析:

  • 效率没有达到95%,并且RCD的设计有问题,导致烧了很多MOS管,为了测试尖峰电压,不得不使用高耐压的MOS管,这就导致了MOS导通内阻过大,损耗严重,大大降低了开关效率。
  • MOS管漏极波形和RCD电容波形:ebYLhTuJpUsuCgCDHOdVYIOgDXGIJXN8ggt8HusH.jpegOhX9nwgiiLnuGvilrZiMy7OtZZiB82saFLrmakyH.jpeg
    • RCD的改进设计: 
      • 有关RCD的尖峰电压,和漏感关系很大,因此我们可以测试一下漏感。
      • 测试漏感的方法:短接除待测端以外所有端口,直接测试电感量即可,这里的电感量是84uh,漏感是2uh。

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      • RCD的计算(用matlab计算):

        Vdsmax = 650                                Vclamp = 0.9*Vdsmax - 374.767

        Lk = 2.042*10^-6                           Rc =(2*[Vclamp-19/5*(0.7+24)]*Vclamp)/ (Lk*Ip*Ip*fs)

        Ip = 7.573                                       Cc = 2*Vclamp/(Rc*Vclamp*fs)

        fs = 100*10^3                                Pc = 0.5*fs*Lk*Ip*Ip*(1+(100/(Vclamp-100)))

        Dmax = 0.4625

      • 得到的结果:75TSN9bXozbEchRD5FU0HWY87UKfdL4efDYYqJhS.png
      • 电容电阻选择:C=4.7nf,R=4KR。
      • MOS管漏极波形(半载和满载)和RCD电容波形:

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  • 输出功率只达到了180W,到了180W后就开始掉输出电压来维持输出电流了根据官方芯片手册,峰值电流采样电阻是可以并联一个滤波电容的,防止电压尖峰的产生,并且我的峰值电流采样电阻设计的也有一定的问题Ha0rWXKDNwQuBQtylvGm3W58fMRc4oelB6t7QIZZ.pngOlJkCwPHnwG3TZThwC2w1ZP2ZK7SmPx9ZqFQHOEj.jpeg

 

  • 输出纹波实际上并不大,但输出的尖峰值却特别大,这可能是因为输出电容即使很大,但也没加上一些可以过滤高频的小电容

PCB注意事项:

  1. C11电容是补偿电容,我在实际测试的时候是没有焊的,要是焊上了的话就会让UC3842无法正常调节了,当然,经过详细计算后就不一定了。

 

设计心得:

  1. UC3842不愧是运用最广泛的电源芯片之一,结构简单,设计也不复杂,在小功率的应用场景十分宽阔,但大功率就不好说了。
  2. RCD的设计仍然不是很合理,我试了很多的数据,仍然无法完全消除振铃,希望有懂的朋友给点建议。
  3. 后续会慢慢进一步补充,想多少写多少

 

 

设计图
原理图
1 /
PCB
1 /
暂无
工程附件
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UC3842 240W反激计算(未验证).pdf

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