12V100A的同步整流电源
没看错 就是100A!
这个电源可以代替大的铅酸电池来测试逆变器等设备

实际这是个DC-DC电源,输入为APFC送来的400V直流电(https://www.kechuang.org/read/69216)
电路采用全桥+全波整流的方式,功率器件:20N60C3,IRFB3207

1、主控IC
主控采用UC3846这款电流模式的PWM芯片,它原理和常见的UC3843类似,但是加上了TL494的功能,还允许设定反馈的参考值,电流环采用差分的方式输入 (减小干扰)
3846.png

如图
电源采用光耦隔离的形式反馈,这样设计是因为100A电流在电线上会有电压降,为了让负载能得到稳定的12V,反馈的接入位置应靠近负载,所以说这里的电压反馈并不是接在电源的输出而是接在负载端,自然需要隔离了。
同时这次电路采用的是模块化设计,3846的驱动板可以用来做其他的电源(比如3846在市电侧时)
上面的三极管作用是斜率补偿,具体参考https://www.kechuang.org/t/63540
电流反馈采用的是差分输入,因为电流反馈的信号很微弱,有可能被地线上的噪声干扰,采用差分的方式可以抵消掉大部分的干扰信号

2、同步整流控制器
sync.png

这部分是本次制作最关键的部件,没有之一
同步整流信号理论上从主功率管的信号反向得到就可以了,但是需要考虑个问题:
在负载很小的时候,变换器会工作在DCM(断续电流模式),如果在电感电流过0的时候没有关闭同步整流管辣么电感电流就会倒流到变压器初级,然后就开始抽风了
这部分电路就是为了在正确的时间关闭同步整流管
同步整流管的开启条件:主功率管开启->关闭
同步整流管的关闭条件:主功率管关闭->开启,死区时间到来,电感电流过零或者反向
电路设计参考了一些屎涕夫的DRSSTCv1.4, 还有盐神的帮助

3、电感电流过零电路
zcd.png

用于检测电感电流过零,及时关闭整流mos
LM311这种比较器有个问题,要求输入不能太靠近VCC或者GND,不然抽风,因为它不是轨对轨的。解决方法也很简单,就是把输出抬举到二分之一VCC的位置,当然这就要求电流互感器电路输出的参考点不是GND而是VGND,不过对于无源的互感器电路这不是个大问题。LM311输出是开漏的,通过5V上拉可以很容易的变成TTL电平。

4、辅助电源
AuxSMPS.png

采用PI的单芯片反激,软件设计,简单

图纸包:(初稿,有些阻值不对,还有些参数不全,陆续更新):
3846Sync.zip
9.34M
ZIP
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打样的板子这几天到 到了就开撸
不说了 先去打WOT去
来自 电力电子
 
2015-11-26 07:46:17
1楼
其实要是给测试逆变器用的话100A还是小了点[s::lol]
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2楼
热烈庆祝六花酱的电源~
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2015-11-27 21:07:31
2015-11-27 21:07:31
3楼
与其看电路图,不如看在厕所里点大灯来的有趣2333

好像没有看到功率部分的图噢。
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4楼
建议如下:
1.采用铸造铝合金外壳防水、防电磁泄漏全密封设计,水冷可减小体积,高效控制温度,不限制体积与重量的话,可以做巨型散热片被动散热(我讨厌散热风扇噪音)。
2.这么大功率的电源会有严重的电磁干扰,高压输入端口最好设计大约两级微晶共模1mH电感滤波+2.2μFX电容+10nFY电容,电感谐振频率稍微高于高压端的工作频率,X电容可以选择金属薄膜电容2个并联,3个并联金属薄膜电容放在全桥电源处。为避免Y电容击穿,可以4个同规格贴片电容串联得到。多层板的话,可以在电容焊盘下的PCB里面用铜箔构成电容滤除高频干扰。滤波电容耐压600V以上比较好。
3.功率MOS管和金属外壳之间用导热材料绝缘,减少寄生电容的漏电流,这对减小电磁干扰有好处。
4.主变压器超前和滞后桥臂之间一定要加高速钳位二极管,二极管并一个小电容,不解释。
5.主变压器现在流行扁平线圈,初级线圈用两块多层PCB中间层的走线做绕组(谐振电感线圈也可以这样),高频性能好还可绝缘,100A次级线圈采用四片厚铜片,一圈一片,每一片上做一些安装孔固定在铝合金外壳上,当然次级固定螺钉要绝缘且有弹簧垫片避免震动导致接触不良,其中一个固定点做两片铜片的连接点,每两片连接作为一个绕组贴在初级PCB线圈两边,两组次级线圈中间抽头作为正极输出。
6.主变压器磁芯当然只用一个最简洁,且无论是主变压器的磁芯、250nH谐振电感的磁芯、还是输出端滤波电感的磁芯,都要用金属弹簧片和带弹簧垫片的螺钉固定在铝合金壳体上,磁芯和金属壳体之间加上硅脂散热。谐振电感、主变压器、整流电路的布置尽量紧凑些,避免损耗,减小电磁辐射环路。整流电路负极可直接用金属外壳,当然你用交流电得注意壳体接地电阻应小于4欧姆,最好是1欧姆以下。100A同步整流的效率高,但成本也会比较高,若是采用多个MOS管并联整流,我劝你还不如放弃那百分之几的功率损耗,直接用SS120JA15S这类整流管,安装到铝合金外壳上很好散热。
7.既然主变压器次级绕组用铜片,那就一直用到底,输出滤波电感也用多片铜片焊接在一起或者扁平线圈。注意铜片之间留出空隙散热。
8.输出滤波需要多个金属薄膜电容并联,且至少10μF*3+22μF+5μF三种不同容值的金属薄膜电容滤除不同频段的骚扰,输出滤波电感也做两级2μH+350nH一大一小两个电感,小电感只是一圈,做个磁隙提高谐振频率。
9.模块化设计当然有很多好处,但是采用贴片元件能够做在一张PCB上可靠性肯定要比模块化要高。
10.考虑到你是为逆变器做的电源,这种1千瓦的逆变器上电瞬间电流比较大,建议电源端口做点保护措施。或给逆变器加一个软启动。
11.测试这个电源性能,你可能需要几个0.29欧姆的铝壳功率电阻,记得多订购几个,选择电阻接近的两个并联。为什么要说这个呢,因为冬天到了可以用来暖手,前提是你不要通电加热太久。
12.故障诊断、保护、显示、通讯等功能也很重要,MOS管旁边要记得放温度保护NTC。
话说博世的DCDC做得还可以。
以上回复楼主以及满足xiaotian99同学的好奇心。
+1  学术分    1211   2015-11-28   厘清了一些正向设计需要注意的知识逻辑。
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2015-11-28 18:09:23
5楼
谢谢!涨知识了。还要努力消化。
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2015-11-30 23:36:53
2015-11-30 23:36:53
6楼
LM311这种比较器有个问题,要求输入不能太靠近VCC或者GND,不然抽风,因为它不是轨对轨的。解决方法也很简单,就是把输出抬举到二分之一VCC的位置,当然这就要求电流互感器电路输出的参考点不是GND而是VGND,不过对于无源的互感器电路这不是个大问题。LM311输出是开漏的,通过5V上拉可以很容易的变成TTL电平

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您说的电流互感器,是准备装在哪里啊?




QQ截图20151130235343.jpg
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2015-12-17 20:13:26
2015-12-17 20:13:26
7楼
不错呀,自己diy一个。。。
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2016-01-14 23:23:20
2016-1-14 23:23:20
金坷居士(作者)
8楼
最近闷声发大财了 总算把同步整流调通了 最大实验过20A负载
电路全变了 主要是简化了很多

首先同步整流部分变化最大,现在是7474+7404+7408的方法,基本逻辑就是,在任意一路驱动信号的下降沿打开整流管,在另一路驱动为高电平或者电感电流(瞬时值)小于一定值时关闭整流管,这样做是为了在DCM模式下也能正常工作,比如负载很小或者空载的时候
为了方便组装和降低成本,窝用了一些二极管实现与和或的逻辑hhh
7408用来实现死区时间,实验时发现这个死区时间不加不可以的,mos关闭需要时间,搞不好同步整流mos和初级mos共通就会弄的很热
之后画个逻辑框图给大家看~
Sync.png

3846的部分,去掉了光耦反馈改成直接反馈
3846.png

功率部分,次级加了俩互感器,一起来感应出电感电流的波形,这俩互感器次级有箝位,最大不超过5v,因此互感器可以采用比较小的,不用担心包含的问题
PW.png


后续实验进行中 感觉要换个板子了 各种飞线
QQ图片20160114231559.jpg
KEY{S1(O)N}9BOM2L%QI)5C.jpg
DCOKP~18XP0VJ)RM]ORSH_E.jpg
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2016-01-15 08:52:46
9楼
全国少儿计算机考试【我的关注点好像不太对····
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2016-02-17 22:36:08
2016-2-17 22:36:08
10楼
我觉得要长时间满负荷输出100A的话,次级线圈导体截面积太小了。
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2016-03-09 02:08:10
2016-3-9 02:08:10
11楼
迟到的核电,刚刚才看到
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2016-03-24 12:00:55
2016-3-24 12:00:55
12楼
刚刚才看到,楼主一级棒
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2016-09-18 11:54:54
2016-9-18 11:54:54
13楼
这个不错 能不能把你最终的整套电路图连起来发出学习参考下
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14楼
能不能卖套给我玩玩
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2017-03-09 09:44:46
2017-3-9 09:44:46
15楼
同wot 玩家😁
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