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【show】一款高边型BUCK电路制作

看老梁版主发的贴低边型BUCK驱动做的确实不错。这个SHOW的活动小弟虽然学艺不精也想参加活动凑个热闹就山寨老梁的帖子吧,为免投诉侵权咱将低改成高,可以不 ?
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2014-04-18 10:46

小老梁

zhenxiang版主谦虚啦

期待作品更新!

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zhenxiang
LV.10
3
2014-04-18 10:57

说下开发背景;应用在一输入电压极不稳定的场合,输入最低180VAC 最高短时能到600VAC,后面配置220VAC输入标准工业电源的设备时有电源损坏。

故设计一款降压电源将输入电压稳定降至220DC左右,然后为设备供电。

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zhenxiang
LV.10
4
2014-04-18 11:07
@zhenxiang
说下开发背景;应用在一输入电压极不稳定的场合,输入最低180VAC最高短时能到600VAC,后面配置220VAC输入标准工业电源的设备时有电源损坏。故设计一款降压电源将输入电压稳定降至220DC左右,然后为设备供电。

设计思路;这个东西只是作为过渡产品,所以对他的要求就是好用。不坏,便宜。

预期输入电压最低240VDC  最高840VDC 输出设定在200VDC吧 否则占空比太大。

这样连续模式下DMAX=0.833  DMIN=0.238 

最大占空比超过0.5,而且要设计工作到CCM,那么采用电流模式控制自然会有次谐波震荡的问题还需要斜坡补偿。为图简单干脆用电压模式的IC省去这个烦恼。那就是TL494了便宜好买,资料也多。呵呵

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zhenxiang
LV.10
5
2014-04-18 12:03
@zhenxiang
设计思路;这个东西只是作为过渡产品,所以对他的要求就是好用。不坏,便宜。预期输入电压最低240VDC 最高840VDC输出设定在200VDC吧否则占空比太大。这样连续模式下DMAX=0.833 DMIN=0.238 最大占空比超过0.5,而且要设计工作到CCM,那么采用电流模式控制自然会有次谐波震荡的问题还需要斜坡补偿。为图简单干脆用电压模式的IC省去这个烦恼。那就是TL494了便宜好买,资料也多。呵呵
我的理解低边高边的区别就是MOS放的位置。标准教科书上的BUCK 都应该算是高边的因为MOS接在输入正。低边那就是MOS接在输入负吧.
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老梁头
LV.10
6
2014-04-18 13:21

咱们真是好兄弟

期待你的驱动的设计

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zhenxiang
LV.10
7
2014-04-18 14:55
@老梁头
咱们真是好兄弟[图片]期待你的驱动的设计
先确认下高边和低边的区别是不以MOS所在的位置区别的才好往下说呀。
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zhenxiang
LV.10
8
2014-04-18 16:20
@zhenxiang
先确认下高边和低边的区别是不以MOS所在的位置区别的才好往下说呀。
再次先提出一个问题讨论下为什么buck电路占空比越大,效率越高?
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yhtfeel
LV.7
9
2014-04-18 16:50
@zhenxiang
再次先提出一个问题讨论下为什么buck电路占空比越大,效率越高?
这个问题好像在哪里见过...
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SKY丶辉煌
LV.10
10
2014-04-19 00:49
@zhenxiang
再次先提出一个问题讨论下为什么buck电路占空比越大,效率越高?
Vo=DVin。占空比D越大,Vo相对于Vin来说降低的越少,Vo-Vin越小,电路损耗功率小,效率上升。
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zhenxiang
LV.10
11
2014-04-19 09:31
@SKY丶辉煌
Vo=DVin。占空比D越大,Vo相对于Vin来说降低的越少,Vo-Vin越小,电路损耗功率小,效率上升。
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zhenxiang
LV.10
12
2014-04-19 09:33
@zhenxiang
[图片]
如楼上借用老梁的这个图应该就是我要做的高边型BUCK基本拓扑吧。低边呢谁能补充下;或者咱还是静等老梁贴出他的低边来。
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zhenxiang
LV.10
13
2014-04-19 10:20
@老梁头
咱们真是好兄弟[图片]期待你的驱动的设计
您这话说到点上了,我这种高边的麻烦在于MOS源极不接地需要浮驱,驱动设计是个难点。MOS放在负载下面源极接输入地驱动很简单了,但有个问题输出电压取样反馈稳压又是个难点。期待你的反馈设计。
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2014-04-19 11:57

顶一个!

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zhenxiang
LV.10
15
2014-04-21 08:36
@ymyangyong
顶一个![图片]

上面也说了这种高边BUCK的方式麻烦的是MOS管的驱动。目前有俩种办法,电荷泵方式提供驱动,这种一般由专用IC实现,大多数的集成MOS BUCK芯片就是这总方式吧,或者采用专用驱动芯片或者驱动光耦IR2110之类。另一种就是采用变压器驱动方式,这种在双管 半桥全桥电路上也常见。但因为BUCK是单边驱动必须要有隔直电容。

待帖子要是能过20贴咱也贴图从驱动开始谈起。反正时间有的是。

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2014-04-21 08:57
@zhenxiang
上面也说了这种高边BUCK的方式麻烦的是MOS管的驱动。目前有俩种办法,电荷泵方式提供驱动,这种一般由专用IC实现,大多数的集成MOSBUCK芯片就是这总方式吧,或者采用专用驱动芯片或者驱动光耦IR2110之类。另一种就是采用变压器驱动方式,这种在双管半桥全桥电路上也常见。但因为BUCK是单边驱动必须要有隔直电容。待帖子要是能过20贴咱也贴图从驱动开始谈起。反正时间有的是。
嗯,偶没事也在等着上菜。
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zhenxiang
LV.10
17
2014-04-21 10:37
@qinzutaim
嗯,偶没事也在等着上菜。

正式设计之前首先要了解这个拓扑的原理,这时发现PSPICE真是个不错的仿真软件,PSPICE自带有BUCK的基本拓扑模型借助软件可以很直观的理解拓扑的工作原理。

如下图这是软件自带的仿真原理图

然后我们在输入电压和输出电压上放置电压探针, 根据原理输入电压100V 激励源F=20K D=0.5 那么输出电压应该是50V 仿下试试

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zhenxiang
LV.10
18
2014-04-21 10:39
@zhenxiang
正式设计之前首先要了解这个拓扑的原理,这时发现PSPICE真是个不错的仿真软件,PSPICE自带有BUCK的基本拓扑模型借助软件可以很直观的理解拓扑的工作原理。如下图这是软件自带的仿真原理图[图片]然后我们在输入电压和输出电压上放置电压探针,根据原理输入电压100V激励源F=20KD=0.5那么输出电压应该是50V仿下试试[图片]
然后我们再看下电感电流波形 

展开看下

电感电流初值大于0 说明工作在CCM。

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zhenxiang
LV.10
19
2014-04-21 10:42
@zhenxiang
然后我们再看下电感电流波形 [图片]展开看下[图片]电感电流初值大于0说明工作在CCM。
注意到了这个激励源接在MOS的栅极-源极之间这是正常的驱动方式。但我们用的TL494输出的驱动脉冲是相对芯片GND脚的正脉冲,显然直接驱动这个MOS是不行了。下一步我将这个激励源负端接了0端,然后设置一个变压器来实现驱动。
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2014-04-21 17:25
@zhenxiang
注意到了这个激励源接在MOS的栅极-源极之间这是正常的驱动方式。但我们用的TL494输出的驱动脉冲是相对芯片GND脚的正脉冲,显然直接驱动这个MOS是不行了。下一步我将这个激励源负端接了0端,然后设置一个变压器来实现驱动。
是不是还要搞个同步整流的
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zhenxiang
LV.10
21
2014-04-22 16:53
@xd285070
是不是还要搞个同步整流的[图片]
我这个预设输出200VDC/1.2A  这种高压小电流同步整流没啥优势了。
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2014-04-22 19:49
@zhenxiang
我这个预设输出200VDC/1.2A 这种高压小电流同步整流没啥优势了。
首选,变压器驱动,你看如果感觉占空比大,那么输入来个倍压整流,怎么样
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zhenxiang
LV.10
23
2014-04-22 21:38
@xd285070
首选,变压器驱动,你看如果感觉占空比大,那么输入来个倍压整流,怎么样[图片]
就是变压器驱动,变压器驱动对于占空比大范围的变化需要做些特别的处理,得到稳定适当的驱动电平。
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zhenxiang
LV.10
24
2014-04-23 08:53
@zhenxiang
就是变压器驱动,变压器驱动对于占空比大范围的变化需要做些特别的处理,得到稳定适当的驱动电平。
没人帮顶 自己顶下。这些天忙起来了没时间更新、
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zhenxiang
LV.10
25
2014-04-23 14:44
@zhenxiang
没人帮顶自己顶下。这些天忙起来了没时间更新、
现在PSPice里面仿真下变压器驱动,先做个最简单的原理图如下,激励源频率设60K通过一个图腾然后经隔直电容驱动变压器初级,变压器匝比设定1;1

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zhenxiang
LV.10
26
2014-04-23 14:51
@zhenxiang
现在PSPice里面仿真下变压器驱动,先做个最简单的原理图如下,激励源频率设60K通过一个图腾然后经隔直电容驱动变压器初级,变压器匝比设定1;1[图片]

分别看下占空比在  0.5  0.2  0.8时候的变压器次级驱动波形

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zhenxiang
LV.10
27
2014-04-23 14:55
@zhenxiang
分别看下占空比在  0.5 0.2 0.8时候的变压器次级驱动波形[图片][图片][图片]
由结果可以看出次级波形我们需要正向脉冲来驱动MOS,而脉冲的正峰值随占空比而变化,这也很好理解就是变压器伏秒平恒造成的结果。占空比小时波形的正脉冲高负脉冲小占空比大时相反。需要再设计下电路得到稳定幅值的驱动波形。
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zhenxiang
LV.10
28
2014-04-23 16:04
@zhenxiang
由结果可以看出次级波形我们需要正向脉冲来驱动MOS,而脉冲的正峰值随占空比而变化,这也很好理解就是变压器伏秒平恒造成的结果。占空比小时波形的正脉冲高负脉冲小占空比大时相反。需要再设计下电路得到稳定幅值的驱动波形。
为了稳定驱动幅值在这个电路基础上增加点东西目的就是将负向电压部分也移到正向来。如下图

改后大占空比驱动如下

小占空比驱动如下

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zhenxiang
LV.10
29
2014-04-23 16:07
@zhenxiang
为了稳定驱动幅值在这个电路基础上增加点东西目的就是将负向电压部分也移到正向来。如下图[图片]改后大占空比驱动如下[图片]小占空比驱动如下[图片]
经此更改后驱动幅值跟随占空比变化的问题彻底解决。下一步我们来用这个驱动电路来驱动前面的高边MOS来做BUCK
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2014-04-23 16:24

这么好的帖子哇 忍不住回复,这不是水,绝不是  哈哈哈哈哈

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2014-04-23 16:26
@zhenxiang
经此更改后驱动幅值跟随占空比变化的问题彻底解决。下一步我们来用这个驱动电路来驱动前面的高边MOS来做BUCK
zhen版的帖子 图文并茂好详实  先顶 后面好好看下~
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