請(qǐng)教一個(gè)基本的理論問(wèn)題!
下面的問(wèn)題針對(duì)BUCK電路而言,其實(shí)對(duì)于所有的PWM電路也是一樣的,看起來(lái)比較簡(jiǎn)單,但我思考了幾天也不能找到一個(gè)合適而又滿意的答案,特向各位前輩與同行請(qǐng)教:
1.我們知道,在輕載時(shí)占空比D較窄,而在重載時(shí)占空比會(huì)變寬.我們還可以從一些理論書籍上看到,輸出電壓就是輸入電壓與占空比D之積.那么,在輸入電壓不變的情況下,這是不是意味著輕載時(shí)的輸出電壓會(huì)低而在重載時(shí)的輸出電壓會(huì)高呢?這樣與穩(wěn)壓目標(biāo)不是矛盾了嗎?
2.輸出端的假負(fù)載到底是起什么作用的?從所有的理論分析過(guò)程看,輸出電壓跟這個(gè)假負(fù)載沒有關(guān)系啊,但是從一些實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)看,這個(gè)假負(fù)載還非加不可,不然輸出電壓會(huì)出現(xiàn)瞬間高壓.能不能結(jié)合拓?fù)浞治鲆幌滤淖饔?
請(qǐng)教一個(gè)基本的理論問(wèn)題!
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應(yīng)該是理想器件與實(shí)際器件的區(qū)別
小弟就是做buck電路的,最近還設(shè)計(jì)了一個(gè)多相工作的buck芯片,效果還可以,希望能跟大家討論討論
理論書籍上占空比的描述應(yīng)該是沒有錯(cuò)的,因?yàn)槿绻紤]理想器件的話,占空比就是輸出電壓與輸入電壓的比.但是實(shí)際中電感有寄生電阻,功率管有導(dǎo)通電阻,如果考慮這些因素,則占空比確實(shí)與負(fù)載電流有關(guān)系.
鵝兄的說(shuō)法,我覺得是誤解了斜陽(yáng)的意思,他說(shuō)得應(yīng)該就是連續(xù)工作模式的,不連續(xù)工作模式顯然占空比與連續(xù)是不一樣,這在理論書籍里應(yīng)該都會(huì)提到的.
實(shí)際中輕負(fù)載與重負(fù)載交替工作的話,對(duì)于芯片設(shè)計(jì)是比較麻煩的.重負(fù)載一般采用PWM模式會(huì)效率高一些,輕負(fù)載采用PFM或者叫做stand_by較好一些.不過(guò)這要分不同場(chǎng)合了,比如兄弟做的PC主板上的CPU電源,就直接采用PWM模式,雖然負(fù)載也是在輕負(fù)載和重負(fù)載之間切換,原因是PC的電源由ATX電源供給.而在筆記本電腦中,就需要PWM和PFM綜合在一起,原因當(dāng)然是因?yàn)殡姵毓╇?效率是第一考慮了.
小弟就是做buck電路的,最近還設(shè)計(jì)了一個(gè)多相工作的buck芯片,效果還可以,希望能跟大家討論討論
理論書籍上占空比的描述應(yīng)該是沒有錯(cuò)的,因?yàn)槿绻紤]理想器件的話,占空比就是輸出電壓與輸入電壓的比.但是實(shí)際中電感有寄生電阻,功率管有導(dǎo)通電阻,如果考慮這些因素,則占空比確實(shí)與負(fù)載電流有關(guān)系.
鵝兄的說(shuō)法,我覺得是誤解了斜陽(yáng)的意思,他說(shuō)得應(yīng)該就是連續(xù)工作模式的,不連續(xù)工作模式顯然占空比與連續(xù)是不一樣,這在理論書籍里應(yīng)該都會(huì)提到的.
實(shí)際中輕負(fù)載與重負(fù)載交替工作的話,對(duì)于芯片設(shè)計(jì)是比較麻煩的.重負(fù)載一般采用PWM模式會(huì)效率高一些,輕負(fù)載采用PFM或者叫做stand_by較好一些.不過(guò)這要分不同場(chǎng)合了,比如兄弟做的PC主板上的CPU電源,就直接采用PWM模式,雖然負(fù)載也是在輕負(fù)載和重負(fù)載之間切換,原因是PC的電源由ATX電源供給.而在筆記本電腦中,就需要PWM和PFM綜合在一起,原因當(dāng)然是因?yàn)殡姵毓╇?效率是第一考慮了.
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假設(shè)這個(gè)變換器一直工作于斷續(xù)模式呢?
比如我們常做的FLY-BACK,設(shè)計(jì)成斷續(xù)模式的很多!
那么分別在輕載比如10%及重載90%兩種情形下,輸出電壓的計(jì)算公式應(yīng)該就是一樣的啊!
還是不明白,請(qǐng)繼續(xù)指教!
不過(guò),感覺還是閉環(huán)與開環(huán)的理論較能解釋得通這一點(diǎn)!
另,peter的意思我也明白,你講的是在理想情況下,所有的開關(guān)管、電感、電容都要線性化與小信號(hào)化,這樣才能利用電感伏秒平衡及電容充電平衡來(lái)推導(dǎo)出這些公式了!
可問(wèn)題就在于,在公式的推導(dǎo)過(guò)程中,與負(fù)載有關(guān)的變量都約去了,那么從推出的公式看,輸出電壓就與負(fù)載無(wú)關(guān)了!
當(dāng)然在推導(dǎo)的過(guò)程中,負(fù)載這個(gè)量是存在的,但是在這個(gè)過(guò)程中又能約掉了啊!
比如我們常做的FLY-BACK,設(shè)計(jì)成斷續(xù)模式的很多!
那么分別在輕載比如10%及重載90%兩種情形下,輸出電壓的計(jì)算公式應(yīng)該就是一樣的啊!
還是不明白,請(qǐng)繼續(xù)指教!
不過(guò),感覺還是閉環(huán)與開環(huán)的理論較能解釋得通這一點(diǎn)!
另,peter的意思我也明白,你講的是在理想情況下,所有的開關(guān)管、電感、電容都要線性化與小信號(hào)化,這樣才能利用電感伏秒平衡及電容充電平衡來(lái)推導(dǎo)出這些公式了!
可問(wèn)題就在于,在公式的推導(dǎo)過(guò)程中,與負(fù)載有關(guān)的變量都約去了,那么從推出的公式看,輸出電壓就與負(fù)載無(wú)關(guān)了!
當(dāng)然在推導(dǎo)的過(guò)程中,負(fù)載這個(gè)量是存在的,但是在這個(gè)過(guò)程中又能約掉了啊!
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@bullwd
可以如下解釋.理論分析中,忽略了電路中的壓降或者損耗,故占空比與負(fù)載無(wú)關(guān),實(shí)際上由于線路的壓降及其損耗.d與負(fù)載時(shí)有關(guān)的,故需要閉環(huán)來(lái)穩(wěn)壓.由于DCM與CCM時(shí),主電路的增益不通,因此很難同時(shí)保證用相同的閉環(huán)參數(shù),保證DCM及CCM都穩(wěn)定,故經(jīng)常需要死負(fù)載.
閉環(huán)
好像不是因?yàn)閐與負(fù)載有關(guān),所以才需要閉環(huán)穩(wěn)定.實(shí)際上更多的是因?yàn)檩斎腚妷汉突鶞?zhǔn)電壓,才需要閉環(huán)
好像不是因?yàn)閐與負(fù)載有關(guān),所以才需要閉環(huán)穩(wěn)定.實(shí)際上更多的是因?yàn)檩斎腚妷汉突鶞?zhǔn)電壓,才需要閉環(huán)
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@斜陽(yáng)古道
假設(shè)這個(gè)變換器一直工作于斷續(xù)模式呢?比如我們常做的FLY-BACK,設(shè)計(jì)成斷續(xù)模式的很多!那么分別在輕載比如10%及重載90%兩種情形下,輸出電壓的計(jì)算公式應(yīng)該就是一樣的啊!還是不明白,請(qǐng)繼續(xù)指教!不過(guò),感覺還是閉環(huán)與開環(huán)的理論較能解釋得通這一點(diǎn)!另,peter的意思我也明白,你講的是在理想情況下,所有的開關(guān)管、電感、電容都要線性化與小信號(hào)化,這樣才能利用電感伏秒平衡及電容充電平衡來(lái)推導(dǎo)出這些公式了!可問(wèn)題就在于,在公式的推導(dǎo)過(guò)程中,與負(fù)載有關(guān)的變量都約去了,那么從推出的公式看,輸出電壓就與負(fù)載無(wú)關(guān)了!當(dāng)然在推導(dǎo)的過(guò)程中,負(fù)載這個(gè)量是存在的,但是在這個(gè)過(guò)程中又能約掉了啊!
并非如此
伏秒平衡的前提是穩(wěn)態(tài),穩(wěn)態(tài)談的是直流,故不需小信號(hào).小信號(hào)是在線性化時(shí)作的工作.我說(shuō)的是:由于負(fù)載的改變,導(dǎo)致加在理想變壓器上的輸入電壓,加在輸出濾波電感的電壓必須要考慮線路的壓降.所以,D會(huì)改變.
伏秒平衡的前提是穩(wěn)態(tài),穩(wěn)態(tài)談的是直流,故不需小信號(hào).小信號(hào)是在線性化時(shí)作的工作.我說(shuō)的是:由于負(fù)載的改變,導(dǎo)致加在理想變壓器上的輸入電壓,加在輸出濾波電感的電壓必須要考慮線路的壓降.所以,D會(huì)改變.
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@bullwd
并非如此伏秒平衡的前提是穩(wěn)態(tài),穩(wěn)態(tài)談的是直流,故不需小信號(hào).小信號(hào)是在線性化時(shí)作的工作.我說(shuō)的是:由于負(fù)載的改變,導(dǎo)致加在理想變壓器上的輸入電壓,加在輸出濾波電感的電壓必須要考慮線路的壓降.所以,D會(huì)改變.
贊同你的說(shuō)法!
因?yàn)樵诶硐肭闆r下,并沒有考慮變壓器的繞組阻抗.
實(shí)際工作中這些分布參數(shù)是存在的,故負(fù)載越大就越明顯了.
那么對(duì)輸出的假負(fù)載,各位談得還較少,我認(rèn)為,在分析拓?fù)涞臅r(shí)候我們都考慮了輸出負(fù)載電阻的存在,如果沒有電阻,主要是上電時(shí)電路系統(tǒng)可能無(wú)法正常工作,這個(gè)時(shí)候至少?zèng)]有輸出電流,好多東西無(wú)法分析了.
所以,我的看法是,這個(gè)假負(fù)載是在上電瞬間才工作的,它產(chǎn)生了一個(gè)輸出電流,這樣才使環(huán)路穩(wěn)定.
因?yàn)樵诶硐肭闆r下,并沒有考慮變壓器的繞組阻抗.
實(shí)際工作中這些分布參數(shù)是存在的,故負(fù)載越大就越明顯了.
那么對(duì)輸出的假負(fù)載,各位談得還較少,我認(rèn)為,在分析拓?fù)涞臅r(shí)候我們都考慮了輸出負(fù)載電阻的存在,如果沒有電阻,主要是上電時(shí)電路系統(tǒng)可能無(wú)法正常工作,這個(gè)時(shí)候至少?zèng)]有輸出電流,好多東西無(wú)法分析了.
所以,我的看法是,這個(gè)假負(fù)載是在上電瞬間才工作的,它產(chǎn)生了一個(gè)輸出電流,這樣才使環(huán)路穩(wěn)定.
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@allin
連續(xù)和不連續(xù)的輸出電壓和輸入電壓的關(guān)系式不一樣!你所說(shuō)的是在連續(xù)的工作模式下所得到的公式!至于不連續(xù)的公式比較復(fù)雜,輸出電壓與輸入電壓的關(guān)系式與占空比,負(fù)載,電感值等有關(guān)系,改變電感或者負(fù)載都能使臨界點(diǎn)的改變!推薦看幾本這方面的書籍,相信會(huì)有幫助!
呵呵,盡信公式還不如不要公式!
這個(gè)問(wèn)題,我認(rèn)為還是Fundamental of power electronics這本書講得稍微透徹一點(diǎn),電源是一個(gè)典型的閉環(huán)系統(tǒng),所有的公式都只是在理想情況下的情形,隨著負(fù)載的變化,如果這時(shí)是一個(gè)開環(huán)系統(tǒng)的話,輸出電壓會(huì)發(fā)生跌落(主要是由于電感阻抗及其他的寄生因素),但這時(shí)系統(tǒng)是閉環(huán)的,所以能夠通過(guò)調(diào)節(jié)占空比使輸出電壓與參考電壓及比例關(guān)系.
至于假電阻,應(yīng)該是有兩個(gè)方面的作用:形成一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng);使輸出產(chǎn)生一個(gè)一定大小的輸出電流.
這個(gè)問(wèn)題,我認(rèn)為還是Fundamental of power electronics這本書講得稍微透徹一點(diǎn),電源是一個(gè)典型的閉環(huán)系統(tǒng),所有的公式都只是在理想情況下的情形,隨著負(fù)載的變化,如果這時(shí)是一個(gè)開環(huán)系統(tǒng)的話,輸出電壓會(huì)發(fā)生跌落(主要是由于電感阻抗及其他的寄生因素),但這時(shí)系統(tǒng)是閉環(huán)的,所以能夠通過(guò)調(diào)節(jié)占空比使輸出電壓與參考電壓及比例關(guān)系.
至于假電阻,應(yīng)該是有兩個(gè)方面的作用:形成一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng);使輸出產(chǎn)生一個(gè)一定大小的輸出電流.
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@斜陽(yáng)古道
呵呵,盡信公式還不如不要公式!這個(gè)問(wèn)題,我認(rèn)為還是Fundamentalofpowerelectronics這本書講得稍微透徹一點(diǎn),電源是一個(gè)典型的閉環(huán)系統(tǒng),所有的公式都只是在理想情況下的情形,隨著負(fù)載的變化,如果這時(shí)是一個(gè)開環(huán)系統(tǒng)的話,輸出電壓會(huì)發(fā)生跌落(主要是由于電感阻抗及其他的寄生因素),但這時(shí)系統(tǒng)是閉環(huán)的,所以能夠通過(guò)調(diào)節(jié)占空比使輸出電壓與參考電壓及比例關(guān)系.至于假電阻,應(yīng)該是有兩個(gè)方面的作用:形成一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng);使輸出產(chǎn)生一個(gè)一定大小的輸出電流.
第一個(gè)問(wèn)題大家都討論成熟了,不免探討的太深了,其實(shí)只是線路壓降導(dǎo)致而已.
第二個(gè)問(wèn)題死負(fù)載一般只是開機(jī)時(shí)才用,一般為了使得電路工作在CCM模式下讓環(huán)路正常工作,防止起機(jī)振蕩.
僅個(gè)人理解,如有看法請(qǐng)知會(huì)
第二個(gè)問(wèn)題死負(fù)載一般只是開機(jī)時(shí)才用,一般為了使得電路工作在CCM模式下讓環(huán)路正常工作,防止起機(jī)振蕩.
僅個(gè)人理解,如有看法請(qǐng)知會(huì)
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@斜陽(yáng)古道
呵呵,盡信公式還不如不要公式!這個(gè)問(wèn)題,我認(rèn)為還是Fundamentalofpowerelectronics這本書講得稍微透徹一點(diǎn),電源是一個(gè)典型的閉環(huán)系統(tǒng),所有的公式都只是在理想情況下的情形,隨著負(fù)載的變化,如果這時(shí)是一個(gè)開環(huán)系統(tǒng)的話,輸出電壓會(huì)發(fā)生跌落(主要是由于電感阻抗及其他的寄生因素),但這時(shí)系統(tǒng)是閉環(huán)的,所以能夠通過(guò)調(diào)節(jié)占空比使輸出電壓與參考電壓及比例關(guān)系.至于假電阻,應(yīng)該是有兩個(gè)方面的作用:形成一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng);使輸出產(chǎn)生一個(gè)一定大小的輸出電流.
哈哈,你進(jìn)入一個(gè)誤區(qū)了,在斷續(xù)模式下VO不等于VIN*D,能量在很短時(shí)間內(nèi)就釋放完了,所以導(dǎo)通時(shí)間也就短了.在連續(xù)模式下V0,VIN不變的情況下,加大負(fù)載占空比只有微小的變化
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@zlx305
還有斷續(xù)的情況下同樣滿足伏秒平衡.
呵呵,樓上ZLX305的哥們分析的不錯(cuò)哦!
當(dāng)空載或輕載時(shí),FB就會(huì)變的很小,從而開通時(shí)間Ton也會(huì)變的很小.這時(shí)若沒有假負(fù)載會(huì)發(fā)生什么情況呢?此時(shí),必然會(huì)讓占空比等于0,也就是說(shuō)不輸出驅(qū)動(dòng),然后等到電壓降低時(shí),FB再次升高,又有驅(qū)動(dòng)從而使電壓升高.
可以看到,空載時(shí)的電壓調(diào)整是通過(guò)驅(qū)動(dòng)的有無(wú)來(lái)實(shí)現(xiàn)的,這樣的話,如果響應(yīng)速度不夠快的話,很容易過(guò)沖.而我們加上假負(fù)載后,能量有一定的瀉放途徑,電壓不至于升的太快,可以為調(diào)整驅(qū)動(dòng)贏得稍微長(zhǎng)一點(diǎn)的時(shí)間.
可以探討!
當(dāng)空載或輕載時(shí),FB就會(huì)變的很小,從而開通時(shí)間Ton也會(huì)變的很小.這時(shí)若沒有假負(fù)載會(huì)發(fā)生什么情況呢?此時(shí),必然會(huì)讓占空比等于0,也就是說(shuō)不輸出驅(qū)動(dòng),然后等到電壓降低時(shí),FB再次升高,又有驅(qū)動(dòng)從而使電壓升高.
可以看到,空載時(shí)的電壓調(diào)整是通過(guò)驅(qū)動(dòng)的有無(wú)來(lái)實(shí)現(xiàn)的,這樣的話,如果響應(yīng)速度不夠快的話,很容易過(guò)沖.而我們加上假負(fù)載后,能量有一定的瀉放途徑,電壓不至于升的太快,可以為調(diào)整驅(qū)動(dòng)贏得稍微長(zhǎng)一點(diǎn)的時(shí)間.
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@sunguoying
呵呵,樓上ZLX305的哥們分析的不錯(cuò)哦! 當(dāng)空載或輕載時(shí),FB就會(huì)變的很小,從而開通時(shí)間Ton也會(huì)變的很小.這時(shí)若沒有假負(fù)載會(huì)發(fā)生什么情況呢?此時(shí),必然會(huì)讓占空比等于0,也就是說(shuō)不輸出驅(qū)動(dòng),然后等到電壓降低時(shí),FB再次升高,又有驅(qū)動(dòng)從而使電壓升高. 可以看到,空載時(shí)的電壓調(diào)整是通過(guò)驅(qū)動(dòng)的有無(wú)來(lái)實(shí)現(xiàn)的,這樣的話,如果響應(yīng)速度不夠快的話,很容易過(guò)沖.而我們加上假負(fù)載后,能量有一定的瀉放途徑,電壓不至于升的太快,可以為調(diào)整驅(qū)動(dòng)贏得稍微長(zhǎng)一點(diǎn)的時(shí)間. 可以探討!
ding!
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第一個(gè)問(wèn)題,分兩種情況,DCM和CCM,在DCM情況下所提的表達(dá)式不在適用,而還能成立的是伏秒值相等;CCM情況,可以用示波器看一下,電流峰值實(shí)際上在減小,但斜坡的幅度仍保持不變.根本情況是,表征次級(jí)輸出功率的是平均電流,這跟你看到的情況保持一致.
第二個(gè)問(wèn)題,同意鵝兄.一方面有些IC本身不能占空比為零,另外就是即便占空比可以為零,但本身耗電比較大.前一種好理解,鵝兄已解釋.后一種,如果有過(guò)沖情況發(fā)生(開關(guān)電源本身就是一慣性系統(tǒng)),IC被長(zhǎng)期閉鎖,供電不足,造成反復(fù)起動(dòng).加一假負(fù)載就是增加系統(tǒng)的阻尼,以保持系統(tǒng)穩(wěn)定.
第二個(gè)問(wèn)題,同意鵝兄.一方面有些IC本身不能占空比為零,另外就是即便占空比可以為零,但本身耗電比較大.前一種好理解,鵝兄已解釋.后一種,如果有過(guò)沖情況發(fā)生(開關(guān)電源本身就是一慣性系統(tǒng)),IC被長(zhǎng)期閉鎖,供電不足,造成反復(fù)起動(dòng).加一假負(fù)載就是增加系統(tǒng)的阻尼,以保持系統(tǒng)穩(wěn)定.
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@斜陽(yáng)古道
假設(shè)這個(gè)變換器一直工作于斷續(xù)模式呢?比如我們常做的FLY-BACK,設(shè)計(jì)成斷續(xù)模式的很多!那么分別在輕載比如10%及重載90%兩種情形下,輸出電壓的計(jì)算公式應(yīng)該就是一樣的啊!還是不明白,請(qǐng)繼續(xù)指教!不過(guò),感覺還是閉環(huán)與開環(huán)的理論較能解釋得通這一點(diǎn)!另,peter的意思我也明白,你講的是在理想情況下,所有的開關(guān)管、電感、電容都要線性化與小信號(hào)化,這樣才能利用電感伏秒平衡及電容充電平衡來(lái)推導(dǎo)出這些公式了!可問(wèn)題就在于,在公式的推導(dǎo)過(guò)程中,與負(fù)載有關(guān)的變量都約去了,那么從推出的公式看,輸出電壓就與負(fù)載無(wú)關(guān)了!當(dāng)然在推導(dǎo)的過(guò)程中,負(fù)載這個(gè)量是存在的,但是在這個(gè)過(guò)程中又能約掉了啊!
老大,看看你的公式,那本來(lái)就是在連續(xù)模式下伏秒值相等才推導(dǎo)出來(lái)的呀.認(rèn)為所有開關(guān)為理想開關(guān),則有(Vin-Vout)*Ton=Vout*Toff,將Toff用Ts-Ton代,得到的就是Vout=Vin*D.斷續(xù)模式下,上面寫的第一個(gè)等式也就是伏秒值相等才成立.請(qǐng)記住公式成立的條件,斷續(xù)模式下,是得不到Toff=Ts-Ton的.
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