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楼主: 415660806

求助懂模拟电路的朋友帮忙分析下电路,不胜感激!

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发表于 2024-6-3 16:08:11 | 显示全部楼层
小鬼头 发表于 2024-6-1 08:27
回头想了一下一楼的主题帖内容和电路:

1、这2个电路的基本拓扑是一样的,由2部分组成。


同意您的结论,这个电路不大改的话,效率也就这样了。


拿仿真跑了一下,断掉光耦控制后形成不了自激震荡:

a4.png

断掉光耦后栅极电容无放电通道,上电后Cgs被充电后MOS开通,之后因Cgs无法放电,Q1就一直维持开通状态。
只在交流电源过零时栅极电压有小幅下降,Is降到0是因为供电电压归零造成的,这个周期为10mS。



接入光耦组成的控制通道后产生高频震荡:
a1.png
交流电压远离过零点、供电电压足够时有高频震荡,Q1的开通动作来自于高压通过R3为栅极充电、关断动作来自于光耦导通放电,光耦是否导通来自于Q2对输出电压的检测。
因交流电源过零,Q1的高频开关动作也是以10mS为一个周期间断进行的。


展开高频震荡波形:
a2.png
红色是栅极驱动波形,其上升、下降都比较缓慢,开关损耗较大。




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发表于 2024-6-3 16:38:00 来自手机 | 显示全部楼层
小鬼头 发表于 2024-6-1 08:27
回头想了一下一楼的主题帖内容和电路:

1、这2个电路的基本拓扑是一样的,由2部分组成。

今天再仿真了一下。

发现mos管电路单独不能自激振荡起来,原因是,虽然相移能达到180度、但在相移达到180度的频率上,增益不足1倍。需要与bjt、光耦电路搭配后才能振荡起来。

因此,这个电路既不是像可控硅工频斩波那样工作,也不是像RCC单管变压器自激电路那样工作。据初步分析,其工作过程是:

1、开始阶段,电路经g极电阻、Cgs提供锯齿波形状的偏置电压波形。mos管导通后,L1、L2流过的电流逐渐增大(C1也同时充电),随着电流的增加,mos管最多能提供由g极6.2v稳压二极管和s极2.2欧电阻所决定的最大电流。

2、当电感的电流不再增大时,L2电感的电压极性反转,其储存的能量经续流二极管,向负载供电和给c1充电。由于电感的反电动势是与原来的c1电压/负载电压叠加,因此,输出电压明显升高,令输出端的11v稳压二极管导通,迅速通过bjt、光耦控制mos管,令mos管关闭。

3、二极管续流期间,c1的电压先上升、后下降。待下降至一定程度,bjt、光耦解除对mos的封禁,mos又可以从第1步开始进入下一个开关工作周期。

4、以上构成了整个电源完整的开关工作周期。

5、由上面可知,g极6.2V稳压管与s极2.2欧电阻,决定了mos管的导通时间。

6、如果负载较轻,在二极管续流期间,c1的电压下降速度较慢,mos管的关闭时间会较长。反之,则mos管的关闭时间会较短。又由于mos管的导通时间相对固定,因此,mos管关闭时间的长短决定了整个电源的工作频率。这么一来,这个电源呈现出负载越重、工作频率越高的特点,有别于RCC开关电源负载越重频率越低的特征。

7、如果上面的分析成立(我还没有时间用仿真去验证),那么,L1、Cx1(我前面的帖子误将cx1写为c1)应该仅是起到高频滤波的作用(还起到防止本电源的高频干扰信号窜进电网的作用),其取值不影响电源的工作频率。
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 楼主| 发表于 2024-6-3 16:38:33 | 显示全部楼层
bg1trk 发表于 2024-6-3 16:08
同意您的结论,这个电路不大改的话,效率也就这样了。

感谢您的回复,我借了示波器测量了MOS的驱动脚,波形如图,看起来确实上升很缓慢,但下降看起来还行,这个没办法了,只能做到这样了。感谢您费时费力的去模拟电路,这年头像您这样的好人不多了。

测量结果

测量结果
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发表于 2024-6-3 16:46:23 来自手机 | 显示全部楼层
bg1trk 发表于 2024-6-3 16:08
同意您的结论,这个电路不大改的话,效率也就这样了。



噢,我写好我上面这个回帖后,因为要翻箱倒柜找好久没看的参考书,去查证记忆中RCC电路是否呈现负载越重频率越低的特征,为此耽搁大半个小时。没想到你在期间回帖,也发现此电路不能自激振荡。
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 楼主| 发表于 2024-6-3 16:46:55 | 显示全部楼层
小鬼头 发表于 2024-6-3 16:38
今天再仿真了一下。

发现mos管电路单独不能自激振荡起来,原因是,虽然相移能达到180度、但在相移达到 ...

感谢您的回复,你分析的完全正确,特别是这条:(因此,mos管关闭时间的长短决定了整个电源的工作频率。这么一来,这个电源呈现出负载越重、工作频率越高的特点),我用示波器测量出来的结果完全一致,空载是8KHz左右,带载时16KHz左右。
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发表于 2024-6-3 17:14:28 | 显示全部楼层
小鬼头 发表于 2024-6-3 16:46
噢,我写好我上面这个回帖后,因为要翻箱倒柜找好久没看的参考书,去查证记忆中RCC电路是否呈现负载越重 ...


早先看到这个电路后就感觉仅Q1、L1、C1及周边元件不能形成自激。结合后面低压部分的电路,才把它大致归类于斩波。
看了您的分析,感觉将其简单归类于斩波好像是武断了,毕竟还有L2续流的存在,早先并没有充分考虑到这点。

一直未提及L1和CX1,是因为最初就把这俩货归类于高频滤波器件,属于开关电源进口处的常规操作,对后续电路没啥大影响。

跟您得出的结论一致,这玩意负载越重,Q1的开关周期越短、频率越高。曾尝试计算其开关频率,摸不着头脑。


这个电路越琢磨越有意思,分析到现在也拿不准到底属于啥模式,不过甭管怎么归类,其设计是比较新颖的,以前没见过。

感谢您的热心回复,论坛需要您这样的奉献者。





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发表于 2024-6-3 17:37:33 | 显示全部楼层
415660806 发表于 2024-6-3 16:38
感谢您的回复,我借了示波器测量了MOS的驱动脚,波形如图,看起来确实上升很缓慢,但下降看起来还行,这 ...


您客气了,这个电路以前没见过,才在闲暇时拿仿真瞎捣鼓,还要感谢您提供一个有意思的电路。

甭管它工作于啥模式,我个人的意见还是在MOS的驱动上做文章。
驱动波形上升较慢的根源在R3身上,这个电阻阻值大,MOS栅极电容充电缓慢导致上升沿放缓。如果您将充电环节的控制器件换为BJT并为其提供稳定的电源供应,栅极波形应该有改善。这样改的话,其实就是在光耦和MOS栅极之间加入图腾柱。
且光耦本身的速度也不高,经它传过来的驱动信号本身就不是利索的方波,频率越高波形畸变越严重。改善这点是在光耦后面再加门电路整形,比如串联两个非门啥的,非门的供电也用前面的给图腾柱供电的电源,其实就是在DZ1上再并联个电容。
低压的检测部分,靠稳压管的击穿电流去驱动BJT,三极管的发射极电流本身就有个缓升过程,这个速度也是不太够。要改的话就是加比较器,稳压管只提供基准电压,比较器的翻转速度可比稳压管击穿电流+BJT快多了。

以上只是设想,您的产品因空间受限加成本考虑,不能这么改。如果没有防水要求,看看能不能多开几个散热孔试试。
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发表于 2024-6-3 17:40:25 来自手机 | 显示全部楼层
bg1trk 发表于 2024-6-3 17:14
早先看到这个电路后就感觉仅Q1、L1、C1及周边元件不能形成自激。结合后面低压部分的电路,才把它大致归 ...

从现在的分析来看,你前面提出的强化对mos管驱动的措施,应该能改善这个电源的效率。

不过,好像玩电源的人,喜欢把你前面n管与p管这种互补射随器推挽形式的驱动电路称为“图腾柱”,而我当年所学的经典教科书,书上称为“图腾柱”的电路根本就不是这个样子,而是全n管的推挽结构,见附图。

IMG_2345.png
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 楼主| 发表于 2024-6-3 17:46:25 | 显示全部楼层
bg1trk 发表于 2024-6-3 17:37
您客气了,这个电路以前没见过,才在闲暇时拿仿真瞎捣鼓,还要感谢您提供一个有意思的电路。

甭管它 ...

您的建议非常好,等我空了搞只老外的产品,把电路画出来给您看看,稳定性也好,但他们的那个电路比这个复杂多路,用到了逻辑芯片。
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发表于 2024-6-4 09:03:28 | 显示全部楼层
本帖最后由 heliu 于 2024-6-4 09:05 编辑
小鬼头 发表于 2024-6-3 16:38
今天再仿真了一下。

发现mos管电路单独不能自激振荡起来,原因是,虽然相移能达到180度、但在相移达到 ...


个人以为
开关管的开通到翻转的原因不是电流达到DZ1/R1的限制,而是L2和C1的充电常数。在C1电压达到Q2导通让光耦给栅极放电,就是翻转时刻。
证据嘛,你可以仿真的时候加大C1,电路开通的前一段时间,C1初始为0电压时,开关管类似恒流管状态持续到在C1电压达到Q2导通。

电路的ton由L2、C1、和负载电阻决定,toff由C1、和负载电阻决定。

另外,如果设计额定输出时电路在DCM断续模式,因为起始电流很小,驱动前沿上升慢导致的损耗并没有想象的大。

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发表于 2024-6-4 09:31:51 | 显示全部楼层
小鬼头 发表于 2024-6-3 17:40
从现在的分析来看,你前面提出的强化对mos管驱动的措施,应该能改善这个电源的效率。

不过,好像玩电 ...


习惯了,大家都这么称呼,严格来说这么称呼是不妥的。
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 楼主| 发表于 2024-6-12 17:12:27 | 显示全部楼层
本帖最后由 415660806 于 2024-6-12 17:16 编辑

bg1trk 发表于 2024-6-3 17:37
您客气了,这个电路以前没见过,才在闲暇时拿仿真瞎捣鼓,还要感谢您提供一个有意思的电路。

甭管它 ...


抽时间我又搞了个电路给您看看,不知道画得对不对,画成这样我已经尽力了,大家也可以分析下此电路的工作原理,这个电路我看得是云里雾里
带逻辑芯片的那款电路我还不知道怎么下手,电路很复杂。

降压电路

降压电路
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发表于 2024-6-12 20:49:17 | 显示全部楼层
415660806 发表于 2024-6-12 17:12
抽时间我又搞了个电路给您看看,不知道画得对不对,画成这样我已经尽力了,大家也可以分析下此电路的工 ...


有两个疑问您需要补充一下:

1、图中没有标出VCC节点,猜了一个点有点拿不准。
2、输入电压加在"A1+"、"A2-"之间?还是"A1+"与"GND"之间?

还有,"A1+"、"A2-"、"GND"这三点是否有牵连?电源如何接入这个电路,是否还有其他电气连接没有画出?
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 楼主| 发表于 2024-6-13 10:54:11 | 显示全部楼层
本帖最后由 415660806 于 2024-6-13 10:56 编辑
bg1trk 发表于 2024-6-12 20:49
有两个疑问您需要补充一下:

1、图中没有标出VCC节点,猜了一个点有点拿不准。


1、图片放大可以看到,VCC节点在最右下边,A1+与VCC是连在一起的。
2、输入接A1+与A2-,直流区分正负极,交流不用区分零火线。
3、VCC与GND连接到MCU,为主控MCU电源。
4、VCC与VSS为继电器驱动电源。
这个电路我也是看不明白,但我感觉跟我前面发的电路有点类似。
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发表于 2024-6-13 13:51:26 | 显示全部楼层
本帖最后由 美人鱼999 于 2024-6-13 14:17 编辑
415660806 发表于 2024-6-13 10:54
1、图片放大可以看到,VCC节点在最右下边,A1+与VCC是连在一起的。
2、输入接A1+与A2-,直流区分正负 ...


555.jpg
这里感觉,是不是反了?


集电极电压比发射极电压还要低。这个管子反偏了,怎么导通?????250mW的小功率管。
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