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[开关电源]

迎接国标大考。新版充电机60V8A版型新鲜出炉

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话说。。。。。GB/T 36944-2018  电动自行车用充电器技术要求,将于今年7月1日正式执行
其中,对EMI骚扰功率和热切断、风扇堵转、防错接都提出了强制要求,这就需要充电器完全智能化
应客户的开发要求,新板子必须加装输入共模滤波,输出部分,可以考虑用继电器或者MOS管进行反接保护,而且,针对过温保护和风扇堵转,温度传感器必须贴到MOS管上面,根据这些,最新设计了它激双管交错反激充电机,输出设计为60V电池组,充电最大电流8A,测试效果非常理想。
上一个版本,虽然驱动小板带有逐周限流功能,但是由于驱动小板容易因为生产工艺连锡什么的没有及时发现等问题,造成单管驱动,导致单管重载过热,时间稍久就热击穿,生产线上除非加双踪示波器带载检测,否则很难发现该问题,但是因为生产条件限制,生产线上并没有加入该检测,最后导致在去年下半年总计10万的出货量上面,因为这个问题,返修的达上几千个,概率达2%。针对这个问题,取消了该驱动小板,采用原驱动变压器直驱,对应管子瞬态电流,采用互感器检测,过流动作时间=0.5uS,实际效果非常理想,不但能正确切断输出短路、整流管击穿等异常条件。上一版本单管激励也能准确动作,关键是还节省了一个驱动小板的成本。
应客户要求,针对新国标,全新设计了核心驱动小板,核心模式还是单片机直接驱动的双管交错反激线路,温度采样在大板子上,以方便和MOS管进行热耦合,实现风扇堵转和热切断保护,控制板带风扇和继电器输出控制,带5个LED驱动输出,可以实现典型的简单电量显示,控制板带电池端检测,可以准确检测被充电电池组是否正确接入,以驱动功率级工作和驱动继电器、mos输出开关动作进行充电。
废话不多说,直接上图。

整机完成后的样子。变压器是2个PQ3535,漆包线是铜包铝,成本控制的非常理想。输出保护采用继电器,带等电压触点动作程序控制和外加的RC灭弧措施双重措施,实际测试完全没有动作火化。
工作原理还是双管交错反激,2个MOS管是RJK60S3(0.35Ω600V TO-220F封装),由于采用了本人的一个专利反激尖峰箝位线路,整机线对线效率达到了90%,应该说是反激式的一个新高度了。

板子165X91,这个密度在这个功率上面,应该是非常理想了。
当然,实际测试,各关键部件温度都非常理想,这个就不具体上照片了。
下面给出实际效率测试照片:

65V8A时候的效率=89.6%。


70V8A时候的效率=90.66%。


72V8A时候的效率=90.62%


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沙发
戈卫东| | 2019-5-7 17:39 | 只看该作者
单片机直接驱动的双管交错反激。。。。很神奇的样子。。。

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板凳
叶春勇| | 2019-5-7 18:31 | 只看该作者
本帖最后由 叶春勇 于 2019-5-7 18:32 编辑

看了你以前出口印度的双管正激拓扑,为什么不用这个拓扑。一个变压器不行吗。
单片机供电,要用辅助电源吗?

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地板
tianxj01|  楼主 | 2019-5-8 08:31 | 只看该作者
叶春勇 发表于 2019-5-7 18:31
看了你以前出口印度的双管正激拓扑,为什么不用这个拓扑。一个变压器不行吗。
单片机供电,要用辅助电源吗 ...

每一款特定目标、特定功率的的AC-DC,都有个成本-性能-稳定性三线最佳交叉面积。
这款,因为可以采用铜包铝变压器,成本控制可以做的非常良好,而在300W以下,反激本身就有很突出的优点,双管交错,说白了,只是增加一套MOS管一套变压器而已,其他都是共用的不额外增加成本。
而且到这个功率,在这里这个价格没有了炸**率这个后顾之忧,是非常具有优势的。
至于辅助电源,这个机器里面是用的。事实上,采取电池取电,是可以通过自举模式启动充电机而且正常工作的。但是,电池取电一个会导致电池增加了充满以后额外几个mA的放电电流,关键是电池取电和辅助电源比较在有些功能方面会多出许多限制,在合理控制辅助电源成本后,这个影响可以忽略。

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5
tianxj01|  楼主 | 2019-5-8 08:33 | 只看该作者
本帖最后由 tianxj01 于 2019-5-8 08:34 编辑
戈卫东 发表于 2019-5-7 17:39
单片机直接驱动的双管交错反激。。。。很神奇的样子。。。

一套核心驱动,只是增加了一个变压器和MOS管,成本上这个功率的翻倍非常有性价比。
而且,双管交错后,母线电流脉动因为交错而比一般的其他线路要低一半,输出电流脉动也是一个道理。由此带来的好处不言而喻吧。

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6
戈卫东| | 2019-5-8 08:40 | 只看该作者
双管交错是个好办法,可以大幅降低输出电容需求。

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7
戈卫东| | 2019-5-8 08:41 | 只看该作者
你用MCU做主控是不是还可以做APFC?

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8
tianxj01|  楼主 | 2019-5-8 08:54 | 只看该作者
本帖最后由 tianxj01 于 2019-5-8 08:58 编辑
戈卫东 发表于 2019-5-8 08:41
你用MCU做主控是不是还可以做APFC?

现在用的8位机,再加一路APFC,算法时间增加原来的2倍,目前控制速率为10KHz左右效率,降下来大概3KHz速率,也就是动态响应差了那么点,理论上完全可以。但是带来的问题很多,一个是副边采样系统,APFC却是原边采样系统。必须增加原边采样--隔离传输这个大致一个431和光耦可以搞定,还必须增加一路交流同步检测,以实现APFC驱动。

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9
戈卫东| | 2019-5-8 09:01 | 只看该作者
我看你的输入电容用的比较小,在充电机上用单级APFC还是很合适的。

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10
叶春勇| | 2019-5-8 09:19 | 只看该作者
交错拓扑,让我想起了,主板的多相供电,如果多相供电芯片能改造成隔离拓扑就好了。

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11
叶春勇| | 2019-5-8 09:24 | 只看该作者
另外过流保护,我想了一下用单片机做的话:
(1)硬件做短路,单片机adc,比较器做过流。
(2)用单片机的比较器中断。反应快。
(3)用单片机adc来做。反应慢。
你是用哪种?

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12
tianxj01|  楼主 | 2019-5-8 09:27 | 只看该作者
叶春勇 发表于 2019-5-8 09:19
交错拓扑,让我想起了,主板的多相供电,如果多相供电芯片能改造成隔离拓扑就好了。 ...

PC的多相电源,就是交错模式,而且这个多相芯片,其实用变压器代替被驱动MOS,变换一下,不是不可以做隔离拓扑。只是单片机直控做顺手了,就不会再去考虑这类专门的驱动芯片了。

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13
tianxj01|  楼主 | 2019-5-8 09:27 | 只看该作者
叶春勇 发表于 2019-5-8 09:24
另外过流保护,我想了一下用单片机做的话:
(1)硬件做短路,单片机adc,比较器做过流。
(2)用单片机的 ...

刹车

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14
叶春勇| | 2019-5-8 10:40 | 只看该作者
主板供电芯片,四相的一大把。如果反激搞个4相,是不是可以用四个小变压器了。

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15
tianxj01|  楼主 | 2019-5-8 10:41 | 只看该作者
叶春勇 发表于 2019-5-8 10:40
主板供电芯片,四相的一大把。如果反激搞个4相,是不是可以用四个小变压器了。 ...

理论上可行,解决了芯片启动电源等问题,理论上就成。

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16
戈卫东| | 2019-5-8 11:04 | 只看该作者
叶春勇 发表于 2019-5-8 10:40
主板供电芯片,四相的一大把。如果反激搞个4相,是不是可以用四个小变压器了。 ...

开关管电流检测是个问题。
主板用的电源变换可能直接测量开关管ON状态漏源电压来判断是否过流,换到高压应用就不行了。

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17
叶春勇| | 2019-5-8 12:19 | 只看该作者
你说的对,是这样采集的。我仿真了一下四相反激电源。好像dcm模式可以用呀。互不干扰。输出波纹在很低的pwm频率就非常好了。

四相反激.png (183.48 KB )

四相反激.png

四相反激输出电压.png (136.38 KB )

四相反激输出电压.png

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18
叶春勇| | 2019-5-8 12:25 | 只看该作者
设计四相反激,最大占空比是不是要调成25%?
stm32单片机可以输出4路相位差90的pwm

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19
戈卫东| | 2019-5-8 12:29 | 只看该作者
叶春勇 发表于 2019-5-8 12:25
设计四相反激,最大占空比是不是要调成25%?
stm32单片机可以输出4路相位差90的pwm
...

4路电流可以有重叠的。

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20
tianxj01|  楼主 | 2019-5-8 15:26 | 只看该作者
戈卫东 发表于 2019-5-8 12:29
4路电流可以有重叠的。

我那个是单变压器驱动双相,所以,最大占空比限制为49%以下,实际上,国标范围工频变化,加上典型的反射电压,还用不到。大概40%占空比就直接给限制了。再下去就让减功率用了,谁让他们供电这么低呢?

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