1、器件的限制
對于開關電源,在實際應用中,不是給個驅動就開,拿掉驅動就關掉,有接通延遲時間(tdon),上升時間(tr),關斷延遲時間(tdoff)和下降時間tf。
相應的波形為:
2、開關損耗
當然,隨著器件的進步,開關管開關速度會變得越來越快,特別是在低電壓和低功率應用中。僅考慮設備本身的開關速度,開關頻率可能會很高,但實際并沒有,有開關損耗的限制。
可以看出,每當開關管導通時,開關管DS的電壓(Vds)與流過開關管(Id)的電流之間就會有重疊時間,從而導致導通損耗和導通,關掉也是這個樣子。
假設由開關管中的每個開關產(chǎn)生的能量損耗(以Esw表示)是確定的,則開關管中的開關功率損耗為Psw = Esw * fs。顯然,開關頻率越高,開關損耗越大。
開關頻率為5M時的開關損耗是500K開關損耗的10倍,這對于注重效率的開關電源顯然是不可接受的。因此,開關損耗是限制開關頻率的第二個因素。
3、磁性元件損耗
繞組的趨膚效應和臨近效應。在變壓器的高頻運行中,影響更為嚴重。使得繞組的渦流損耗增加。開關頻率越高,繞組匝數(shù)越少。
相應繞組的交流阻抗會更高,但是繞組的長度會更短。問題似乎沒有那么大。諧振半橋應用通常選擇200KHZ的頻率。因此,磁性成分的體積和損耗在更好的范圍內。
4、軟開關的困難
軟開關無疑是解決開關損耗的有效方法。關于軟交換的各種論文已經(jīng)提出了許多令人眼花繚亂的軟開關方案。軟開關似乎可以解決所有問題。但是,實際的工程應用不同于理論分析。
實際的工程目標是低成本,高效率和高可靠性。在實際工程中,需要添加大量輔助電路或非常精確的控制的軟開關方法不是很好。由于它是樂觀的,因此業(yè)界最常用的軟開關拓撲仍然只需要移相全橋和一些諧振拓撲(例如LLC)。
關于提到的反激,但是即使有類似的解決方案,需要考慮以上一些問題,以確定它們是否適用于實際工程。
5、高頻引起的一系列問題
假設已經(jīng)解決了上述問題,則必須解決一系列工程問題才能實現(xiàn)高頻。例如,在高頻下,電路的寄生參數(shù)通常會嚴重影響電源的性能,例如變壓器的一次側和二次側。
寄生電容,變壓器漏感,PCB布線之間的寄生電感和寄生電容等),如何通過在一系列電壓和電流波形中甚至是寄生參數(shù)引起振動和EMI問題來消除寄生參數(shù)的影響電路服務是所有要研究的問題。
6、EMI和干擾使PCB布局更加困難
EMI與開關頻率沒有線性關系。在某些開關頻率下,EMI濾波器的轉折頻率較高,但總體趨勢是,開關頻率越高,EMI體積越小。開關頻率越高,功率密度越高。
在此階段真正阻礙功率密度提高的因素是散熱系統(tǒng),電磁設計(包括EMI濾波器和變壓器)和功率集成技術。仔細選擇開關頻率,開關頻率對整個變速器的功率密度有很大影響,并且不同的設備和拓撲,最佳開關頻率也是隨之變化的。
〈烜芯微/XXW〉專業(yè)制造二極管,三極管,MOS管,橋堆等,20年,工廠直銷省20%,上萬家電路電器生產(chǎn)企業(yè)選用,專業(yè)的工程師幫您穩(wěn)定好每一批產(chǎn)品,如果您有遇到什么需要幫助解決的,可以直接聯(lián)系下方的聯(lián)系號碼或加QQ/微信,由我們的銷售經(jīng)理給您精準的報價以及產(chǎn)品介紹
聯(lián)系號碼:18923864027(同微信)
QQ:709211280