请教:基于IR2153的半桥电源

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 楼主 | 2018-10-2 16:02 | 显示全部楼层 |阅读模式
近期在设计一款半桥电源,充电型的,以前对电源涉足不深,只是大致设计过一款反激式的电源。现在这款是用IR2153设计半桥拓扑,频率大致在41K左右,过程总体来说还算差强人意,拓扑图如图,拓扑中有L2作为限流电感,电源的输出VOUT带电容负载,充满之后闭环反馈停止充电,另一路线圈输出V18V是给闭环反馈提供电源。有几个问题请教一下:
1,先进行的开环测试,此时输出电压稳定后,原以为原边的电流应该为0,但是实际上却不是,原本的电流基本不变,那么能量去哪了?此时输出侧并不再接受能量了啊。
2,闭环反馈后,输出电压能够稳定,但是变压器噪声瞬间变大,而在正常充电的过程中几乎没有噪声。是不是因为闭环后2153的RC震荡时不时的被封锁而导致变压器偏磁才发出的声音?
3,限流电感L2,此时过程中不断变换电感的匝数(即改电感值),但是可以确定的是,L2会分压,所以有L2限流时,似乎匝数比就不能按照理论设计了,比如我原本打算匝数比是15:40,但现在估计副边侧要绕60匝以上。此时变压器的匝数比只能瞎子摸象似的去琢磨了,这样说对不对?
4,虽然功能框架测试差不多了,但是我感觉上电之初还是有冲击,有什么办法解决此问题吗?
谢谢.


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| 2018-10-3 10:47 | 显示全部楼层
1,先进行的开环测试,此时输出电压稳定后,原以为原边的电流应该为0,但是实际上却不是,原本的电流基本不变,那么能量去哪了?此时输出侧并不再接受能量了啊。

电感L2和变压器初级在输出直流电压稳定后,因仍然承受交流电压,故铁心中仍然存在铁损。另外,输出直流电压稳定后,C12中仍然有电流,此电流也会反映到初级。
| 2018-10-3 10:48 | 显示全部楼层
2,闭环反馈后,输出电压能够稳定,但是变压器噪声瞬间变大,而在正常充电的过程中几乎没有噪声。是不是因为闭环后2153的RC震荡时不时的被封锁而导致变压器偏磁才发出的声音?

“时不时”断续工作,可能性非常大。
| 2018-10-3 10:50 | 显示全部楼层
3,限流电感L2,此时过程中不断变换电感的匝数(即改电感值),但是可以确定的是,L2会分压,所以有L2限流时,似乎匝数比就不能按照理论设计了,比如我原本打算匝数比是15:40,但现在估计副边侧要绕60匝以上。此时变压器的匝数比只能瞎子摸象似的去琢磨了,这样说对不对?

倒也不是“瞎子摸象”。
无法准确计算,因为变压器初级电感量等等我们不知道,但仍然可以估计。
 楼主 | 2018-10-3 14:05 | 显示全部楼层
本帖最后由 小研究 于 2018-10-3 14:18 编辑
maychang 发表于 2018-10-3 10:47
1,先进行的开环测试,此时输出电压稳定后,原以为原边的电流应该为0,但是实际上却不是,原本的电流基本不 ...

忘了交代了,这个C12电容据说是可能为了将来谐振用的,有人建议留着占个位置,开环测试时拆掉了,原本想着想把非谐振模式搞清楚了再测试带C12的状态的。
 楼主 | 2018-10-3 14:10 | 显示全部楼层
本帖最后由 小研究 于 2018-10-3 21:03 编辑
maychang 发表于 2018-10-3 10:47
1,先进行的开环测试,此时输出电压稳定后,原以为原边的电流应该为0,但是实际上却不是,原本的电流基本不 ...

对比一下交流变压器,如果在交流变压器下,负载侧开路,那么原边侧的等效阻抗就非常大,虽然原边仍然承受电压,但此时原边的电流接近于0。现在的直流变压器由于正负交替,我个人认为也可以以交流的模式来理解。感觉有点像交流系统的无功功率,但无功是电容与电感交换能量,那么在C12不存在的情况下,与电感交换能量的只有负载电容了。所以我很担心此时负载电容上其实有很重的纹波(忘了测试了,改日用示波器测测看)
| 2018-10-4 22:57 | 显示全部楼层
小研究 发表于 2018-10-3 14:10
对比一下交流变压器,如果在交流变压器下,负载侧开路,那么原边侧的等效阻抗就非常大,虽然原边仍然承受 ...

IR2153占空比50%固定,死区固定。
没见过这样的拓扑,无法按照调频或者调宽来分析。
如果没有C12,C7C8数值减小到合理值(和L2匹配),可以做一个典型LLC。这时候,IR2153闭环控制必须是调频。(实现方法光耦+4148全桥)
你这里却加上了个C12,拓扑结构完全破坏,所以有这么大的无功电流根本不稀奇。
不知道你具体采用的闭环是什么措施。如果做典型半桥,那么IR2153占空比无法调整,理论上是无法实现的。
 楼主 | 2018-10-5 09:10 | 显示全部楼层
tianxj01 发表于 2018-10-4 22:57
IR2153占空比50%固定,死区固定。
没见过这样的拓扑,无法按照调频或者调宽来分析。
如果没有C12,C7C8数 ...

谢谢。
C12测试的时候并没有加,只是留着位置。
C7、C8和L2谐振的思路,倒是没想过,网上关于LLC谐振的帖子也很多,但没有太多的时间去学习。
闭环方面就是采用的单纯的TL431电路,电压充满之后,就直接关闭2153的RC震荡。
| 2018-10-6 17:18 | 显示全部楼层
 楼主 | 2018-10-10 10:31 | 显示全部楼层
tianxj01 发表于 2018-10-4 22:57
IR2153占空比50%固定,死区固定。
没见过这样的拓扑,无法按照调频或者调宽来分析。
如果没有C12,C7C8数 ...

我就想搞个纯半桥,不谐振,行不行?这样的话需不需要限流电感?
| 2018-10-10 10:50 | 显示全部楼层
小研究 发表于 2018-10-10 10:31
我就想搞个纯半桥,不谐振,行不行?这样的话需不需要限流电感?

纯半桥当然可以,也就是典型的方波转换器,硬开关、无电压调节,纯粹的电源隔离器类型,或者说,电压调节只能是非常粗糙的打嗝模式,想理想电压调节,前面加DC-DC。
如果这样,在输入电压不是太高情况下,我建议你直接用双管ZVS电路。效率杠杠的。
 楼主 | 2018-10-10 14:22 | 显示全部楼层
tianxj01 发表于 2018-10-10 10:50
纯半桥当然可以,也就是典型的方波转换器,硬开关、无电压调节,纯粹的电源隔离器类型,或者说,电压调节 ...

谢谢。
分开说:
1,继续纯半桥的话,您建议如何限流?电感放前面好,还是放VOUT处的4个整流管后面好?
2,您说的ZVS,是双管正激的一种吧?2个管子的逻辑是同时开断?看不到门极的控制啊,直接来自于VCC?这个图片的详细来源,能给推荐一下吗?谢谢。
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