是什么在制约开关电源频率的提升呢? 限制开关电源频率提高的因素?

作者&投稿:封命 (若有异议请与网页底部的电邮联系)

这个应该会在10MHz的开关频率以上会体现出来(我好想暴露了什么),每次给输出电容Coss充放电的时候,电流都会通过和它串联的Ross(输出电容是寄生的,所以Ross在没有优化过的情况下一般都是不太好的可能有0.2欧母左右,还有更大的,你猜),在上面产生损耗,和驱动损耗产生的原因相似。大概有多少呢?看具体情况了,大概和开关管的导通损耗差不多,别较真,只是给大家一个直观的感觉。

二极管(这个留着回头来补)磁性元件的铁损和铜损1)铁损是和开关频率的k次方成正比的所以铁损是个很限制频率提升的玩意儿,外加上磁性元件一般能承受的温升也就50到60摄氏度,所以磁性元件是限制高频化的重要因素。

如果电感不大的话,可以用空心感来避免铁损,空心感现在最大在500nH左右,感值再大,体积就不大能接受了(高频话还不是为了减小体积重量)变压器当然也可以用空心变压器,但是激磁感太小了,会造成很大的环流,MIT的教授david perreault去年做了一款75MHz的隔离型的变换器,用的就是空心变压器。频率1、2MHz,甚至10MHz都能找到可以用的磁芯材料,再往上就限制住了。



取决于开关的暂态过程中电压和电流的交叠做功,那当然开关频率越高这部分损耗会很严重。这部分我没法展开讲了,展开将足够写一个专栏,牵扯到驱动,MOSFET开通过程,结电容非线性,米勒效应,开关损耗计算等等复杂问题,推荐看CPES的一篇paper详细推导了并解释了这个问题:Ren Y, Xu M, Zhou J, et al. Analytical loss model of power MOSFET[J]. IEEE Transactions on Power Electronics, 2006, 21(2):310-319.另外如@董舟 所说,位移损耗,容性开通损耗等都是高频下不可忽略的损耗因素。

关于二极管(包括MOSFET的体二极管),如果忽略导通损耗,典型的关断损耗就是反向恢复损耗,主要取决于正向电流和反向电压,对波形造成的ringring影响体现在trr,Qrr,Irrm等具体指标上。特别在高压MOS上,体二极管的特性特别挫,非但造成巨大的loss而且会对EMI产生不良影响。



软开关,没错,软开关确实是解决开关损耗的有力手段。而在各种研究软开关的paper上,提出了无数种让人眼花缭乱的软开关方案,似乎软开关能解决一切问题。但是实际工程应用和理论分析不同,实际工程追求的是低成本,高效率,高可靠性,那些需要添加一堆辅助电路,或者要非常精确控制的软开关方案在实际工程中其实都是不太被看好的,所以即使到现在,在工业界最常应用软开关的拓扑也只要移相全桥和一些谐振的拓扑(比如LLC),至于题主提到的flyback,没错,我也听说过有准谐振的flyback(但没研究过),但即使有类似的方案,对于能不能真正工程应用,题主也需要从我上面提到的几个问题去考量一下。



制约开关电源频率提升的局限是什么?~

电源频率的提升,会是一下现象突出
开关损耗变大
辐射发射变大

目前一般功率开关电源频率32-122KHZ,微功率也有1MHZ的。开关频率的提高,不是可以同时提高效率和减少体积的,一般是频率高后,在相同的变压器磁芯损耗下可以用更小的磁芯即可减小体积。但变压器线圈铜损却增加了。实际上效率是降的,效率也难以提高即是指的这个;
限制开关电源频率提高主要是变压器铜损,还有MOS管和输出高频整流二极管开关时间延迟参数使得开关损耗加大,效率急剧下降。如是微功率的应用主要考虑的是微体积,效率在整个系统中已无关紧要了。

如何克服开关电源的干扰
答:开关电源的电磁干扰可分为传导干扰和辐射干扰两大类。传导干扰通过交流电源传播,频率低于30 MHz。辐射干扰通过空气传播,频率在30MHz以上。 本文针对一种桌面式180W塑壳开关电源(负载是12V/15A的半导体制冷冰箱,电源外形大小205mm×90mm×62mm)所存在的电磁干扰超标问题,从原理上进行了分析,并探讨了解决方案。 1 180 ...

开关电源中,频率调制和脉宽调制,对开关电源的性能有什么不同的影响?
答:- **电磁干扰(EMI)**:由于FM模式的开关频率随时间变化,可能会产生较少的电磁干扰峰值,这有助于降低EMI。总结来说,PWM模式通常在效率和纹波方面表现较好,而FM模式可能在EMI方面具有优势。在实际应用中,开关电源的设计者会根据具体的应用需求和限制来选择最合适的控制方法。

开关电源频率是不是越大越好,这会带来什么问题
答:增加开关电源频率,受开关管工作频率,和变压器磁性材料工作频率的限制。增加开关电源频率,开关管和变压器磁芯损耗将加大。

开关电源的工作频率由什么决定?
答:PWM IC的震荡频率

为什么谐振式开关电源会有更高的工作频率,它的谐振电感和电容是怎么工...
答:谐振说简单就是一个电感和电容组成~也就是我们说的LC振荡器~工作过程就是二者相互的充放电完成的振荡~当电容的容抗等于电感的感抗时二者形成谐振~~谐振式开关电源具体频率要求是因为后及电路所需电流决定的~当电流要求大时~它就要高频率~~

开关电源占空比是什么意思?
答:在开关电源中,开关频率是指开关管或者晶体管切换电路的频率。它决定了开关电源的工作频率,通常在几十千赫兹到数百千赫兹之间。开关频率的选择与电路的应用有关,它需要平衡电源效率和成本。开关频率越高,开关管需要承受的电压和电流波动越小,但是开关管需要更高的速度和更高的成本。占空比是指在一个...

开关电源带负载时为什么得降低MOS管的开关频率?
答:MOS每次开关都有损耗,降低开关频率就是为了降低损耗

220V频率高会对开关电源有什么影响?
答:开关频率和开关管有关系,但是电压高低只和基准电压有关系,因为基准电压没变,所以输出电压不会变。

电泳电源开关电源的发展和趋势
答:当前,开关电源以其小型化、轻量化和高效率的特性,在电子计算机等终端设备、通信设备等几乎所有的电子设备中广泛应用,是现代电子信息产业不可或缺的电源方式。市场上常见的100kHz双极性晶体管和500kHz MOS-FET开关电源虽已实用化,但频率仍有提升空间。提高开关频率的关键在于减少开关损耗,这需要高性能...

开关电源中 如果频率做得越高 其变压器可以做得越细, 这个不太理解,请...
答:对于一个电感而言,当交流电的频率越高,同样圈数的线圈的阻抗越大,如果要其阻抗相同,则圈数可以少一些。对于变压器而言,如果输入电压一定,那么当频率越高,则磁通越大,每伏圈数就少,体积就小,线圈圈数少,内阻就小,效率就高。