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CCPS设计[翻译屎涕夫原文]
2012/10/27
IP:广东
应奇侠的要求 我翻译了屎涕夫的这篇CCPS Design(
XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
) 希望对大家有帮助~


在这页里我将展示我的CCPS设计,其他人可以作为借鉴。该项目的很大一部分是Sean Taylor同时帮助搞定的。

我们的目标:最初的想法是“用一个小的50lb的逆变器或者变压器代替那个大的工频变压器是不是很爽?”当然答案是肯定的。我们计划用两个大型U磁芯,每个分3Kw,俩供6Kw。15Kv的充电电压听起来相当不错并且可以做个能输出那个电压的变压器。这将在次级输出11Kv 500-600mA。

我们早期的尝试:我们做的第一件事是“尝试一下”。我们需要搞清楚我们在面对什么。先前的经验让我意识到50KHz Ac的绝缘绝非易事。因此我们绕了几个新的线圈,他们几乎都有3层的24-26awg漆包线(0.41mm的吧),次级250匝。初级是10匝的12awg的THHN(类似多股漆包线的东西?)直接用我那最简单的IGBT全桥驱动(输出方波)。问题是变压器几乎是纯感性的。这个造成了一个完美的三角波,使得开关管动作发生在电流最大时!(反语= =)在我简易我们需要曹永谐振软开关拓扑前,IGBT的开关损耗巨大,还炸过管

1.jpg
可靠的H桥。需要注意到我们用接线柱来连接IGBT。这是因为我们不喜欢焊下来IGBT,现在更换IGBT更快了,同时也没那么痛苦了

2.jpg
这是我们的俩线圈。俩都经过真空浸漆。每个线圈有3层24awg的绕组,每个大概250匝。每个产生峰值10Kv,两个加起来有20Kv峰值


3.jpg
这是我们拉出的最大的弧。电流巨大,但是电压很小(重点!)。弧消管炸,之后我开始思考SLR拓扑(Series Load Resonant串联负载谐振)

4.jpg
这是弧刚消失时留下的火焰

SLR拓扑:几乎我所有的资料从Marco Denicola(马抠 地你抠拉)的网站来的(很不幸 网站关闭了),非常感谢他,我会继续总结关于该拓扑的有用资料。

简单来说,我们给变压器初级串了个电容,用来和初级漏感谐振,谐振频率等于:
Fo=1/(2*pi*sqrt(L*C))

我发现谐振频率工作在100-200Khz工作的比较好

现在,我们用“峰值阻抗”来决定LC谐振的电流。知道这个很重要:峰值阻抗只是一个半拉的周期(可能翻译不对)。这个拓扑不符合“振升”效应,因此我们只用算出阻抗:

Z=sqrt(L/C)

然后用欧姆定律:
V/Z=I

这就是初级的峰值电流

我发现在我需要给初级串个电感,因为我的变压器漏感太小(常用伎俩)

现在,IGBT驱动对该拓扑的正确驱动很重要。驱动波形是50%死区时间的,如图:
5.jpg

蓝色是初级电流,黄、绿的是IGBT驱动信号。注意观察绿色的IGBT开启,电流呈正弦样儿然后在5us时过零然后冲到负的几乎相同的幅度。由于正弦波不那么陡峭,IGBT有一些空余时间去开关。同时,IGBT的开关速度不需要那么快了,因为电流在开关的时候几乎是零(ZCS!),同时开关损耗显著减小!现在在10us的地方黄色IGBT开启同时逆转LC电流的流向。我们再一次得到了同样的波形,只不过是相反的一个方向,完整周期是20us。我们会发现驱动在50KHz但是初级LC谐振在正好2倍频率,100KHz。

神图两张(第二张带电流控制)

6.jpg
7.jpg

其他最近的工作:我不光使用了SLR拓扑,同时还重新设计了变压器

8.jpg

磁芯上有2层30awg的次级。两个绕组共280匝,输出12kv,中心抽头接地

9.jpg

这里我们可以看见初级线圈,他们在次级的里面,是8匝12awg的THHN,这是适合400V、70KHz驱动的全桥的参数(LC频率是140KHz)

10.jpg

他当然工作的很好!次级将近输出700mA!

11.jpg

作品安置在铝盒内,它可以工作在3Kva,没准可以上6Kva,但是有待尝试

12.jpg

变压器和LC电路用热熔胶固定在盒子顶上。左边是全桥整流(32Kv1A)和后面的LC滤波器,这是用于驱动特斯拉线圈

13.jpg
这是真实的初级电流波形,完全符合预测!

失败经历:

14.jpg

这个2B错误是由于次级接了半波整流(所以行变高压包不行!)。我坚信这造成了变压器的饱和。必须用全桥整流!

15.jpg 16.jpg
还有各种奇葩炸管事件,IGBT和散热器绝缘击穿!注意散热垫的绝缘性以及是否破损!
+200
科创币
奇侠
2012/10/27
你确定是应我的要求么。。。。再开一楼,再加200
+40
科创币
yanli12321
2012/10/27
不错的资料,感谢翻译
+40
科创币
猎鹰
2012/10/27
肯定不是软件翻译,翻译辛苦啊!
+200
科创币
山猫
2012/10/28
高质量发帖
14年2个月前IP:未同步
464663
1楼
漂亮。有些部分不是人话,部分还带幽默感[s:255],还有,图全挂了,要不要我发给你编辑编辑。。。
PS:感谢翻译
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14年2个月前IP:未同步
464667
2楼
回 1楼(奇侠) 的帖子
刚把图贴上~ [s:274]
+200
科创币
奇侠
2012/10/27
OK,最后一次,再次感谢哦。你可不可以把不是人话的部分修改一下
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14年2个月前IP:未同步
464677
3楼
好久没有看到这么大的雅各布天梯了,顶个
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14年2个月前IP:未同步
464686
4楼
OK。。大家看看这个地址里面的波形图。发掘一下和小翠发的这个有什么不同。
https://www.kechuang.org/t/28673
目前本人也在极力思考中。
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14年2个月前IP:未同步
464791
5楼
咳咳,凭啥我搞出来的是这种波= =
https://www.kechuang.org/t/47125
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14年2个月前IP:未同步
464795
6楼
好强大的电弧额!
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14年2个月前IP:未同步
464893
7楼
回 楼主(金坷居士) 的帖子
这种老式的二分频ZCS谐振很适合拿来折腾,详见《开关电源设计(第二版)》
输出可以开路和短路,谐振电压和电流都是自限的,可靠性很高,除了体积大点。
另外,功率很方便调节,降低驱动频率即可(PFM)。
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12年3个月前IP:未同步
718711
8楼
弧消管炸233
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12年3个月前IP:未同步
719940
9楼
弧消管炸,那个电路也太不实用了,玩一次要炸几个IGBT啊,IGBT要5块多钱一个啊。[s:10][s:10][s:10]
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