电源研发是电子工程领域中的重要环节,涉及到许多关键技术和参数的优化。以下是对标题和描述中涉及的一些核心知识点的详细解释:
1. **开关频率的选择**:开关频率是指开关电源中开关元件(如MOSFET)切换状态的速率。65KHz至100KHz是一个常见的开关频率范围,这主要由以下因素决定:
- **效率与损耗**:频率越高,开关元件的开关损耗越大。频率低则会导致磁性元件(如变压器)体积增大,因为需要存储更多能量。65K至100KHz是权衡效率和元件尺寸的一个折衷选择。
- **EMC(电磁兼容性)**:虽然频率与EMC有一定关系,但并非绝对。选择合适频率可以平衡EMC性能和其它性能指标。
- **IC设计**:很多电源管理IC默认支持这个频率范围,因为它们被设计成在这个频率下工作最佳。
2. **LLC谐振变换器**:LLC变换器常在二区设计开关频率,这是因为:
- **一区**(容性负载区)不适合,因为MOSFET的开通损耗较大。
- **三区**(开关频率大于谐振频率)虽理论上可以实现ZVS(零电压开关),但由于副边二极管关断时谐振电流未减小到安全水平,不利于软关断,所以也不常用。
3. **反激电源的占空比**:占空比超过50%可能导致:
- **MOSFET应力增加**:占空比大,主MOSFET承受的电压应力增大,可能导致选用更高额定电压的MOSFET,增加成本。
- **环路稳定性问题**:在连续导通模式(CCM)下,大的占空比可能引入右平面零点,需要斜坡补偿来保持环路稳定。在断续导通模式(DCM)下,这个问题不会出现。
4. **提高反激电源效率**:为了提高反激电源的效率,可以从以下几个方面入手:
- **准谐振**:采用准谐振控制方式可以减少开关损耗,特别是在部分时间段实现谐振,如NCP1207等IC实现的方法。
- **同步整流**:用MOSFET替换传统的肖特基二极管作为整流器,降低正向压降,减少整流损耗。
- **优化磁性元件**:优化变压器设计,减少磁损耗。
- **环路补偿**:设计良好的环路补偿电路,确保系统稳定性,避免不必要的损耗。
电源研发是一个综合性的工程问题,需要考虑效率、稳定性、成本和尺寸等多个因素。设计师需要根据具体应用需求,灵活运用各种技术和策略来优化设计方案。在实际工作中,理解和掌握这些基本概念是至关重要的,因为它们决定了电源性能的上限和实际应用中的表现。