對轉換器預期工作頻率提出質疑

作者 : John Dunn,EDN專欄作者

這裡有些準諧振(quasi-resonant)DC-DC轉換器被一起使用,預期的工作頻率是100kHz。這些DC-DC轉換器參與其中的系統具有微電腦控制,其軟體以100kHz頻率為基礎,我的任務是對轉換器的運作情況進行最壞情況分析…

這裡有些準諧振(quasi-resonant)DC-DC轉換器被一起使用,預期的工作頻率是100kHz。這些DC-DC轉換器參與其中的系統具有微電腦控制,其軟體以100kHz頻率為基礎,我的任務是對轉換器的運作情況進行最壞情況分析。

圖1 準諧振DC-DC轉換器的設計。

圖中,L是變壓器的繞組電感,C是聚丙烯電容。具有這兩個值的標準諧振方程式得出的數字結果為100kHz,因此每個人都假設必須將100 kHz作為轉換器的工作頻率。

我決定使用遞歸微分方程式進行分析。當我計算出的工作頻率僅為80kHz而不是100kHz時,專案工程師認為我一定錯了,但是他找不到的任何缺陷。然而,部門經理對我真的很不滿。

他是一個非常聰明的人,我見過他提出了一些出色的工程工作,但是他能耐心等待的時間不長,尤其是對於我選擇的分析方法。他轉向專案工程師,並大聲喊道:「教教Dunn,這東西是怎麼工作的!!!」

花了點時間讓我的心情平靜下來後,我對轉換器進行了SPICE分析。然後,瞧!頻率同樣達到了80kHz。我還看到了與使用微分方程式計算所得波形的相同波形,事實上,在這時稍作反思,就可以清楚地知道低於預期頻率的原因。

圖2 轉換器的SPICE分析揭示了真相。

這一切發生的情況是,MOSFET開關週期的導通時間增加了時間,否則,僅LC組合就需要10µs的時間。在MOSFET關斷期間,波形曲率將遵循100kHz正弦波的輪廓,但是在導通時間內該輪廓被中斷並被覆蓋。

任何此類轉換器都必須受到其電源開關的接通時間的限制,才能在一定程度上低於單獨的LC對原始諧振頻率的工作頻率下運作。任何轉換器都不能在其LC諧振頻率或更高的頻率下工作,而只能在該頻率以下工作。

幸運的是,在假設100kHz情況下編寫的軟體可適應80kHz的工作頻率。

(參考原文:Questioning a converter’s intended operating frequency,by John Dunn,EDN Taiwan Anthea Chuang編譯)

 

 

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