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小弟第一次做大功率（約1kW）DC/DC電路，求指點~

首先，祝各位壇友新年快樂！

我是一名學(xué)生，電子信息工程專業(yè)，課程當(dāng)中與開關(guān)電源相關(guān)的內(nèi)容很少。以前做過小功率（不超過80W）的DC/DC電路，這次挑戰(zhàn)了一下1kW級別的開關(guān)電源，感覺困難重重啊，希望獲得個位大神的指點！

我的設(shè)計主要要求如下：

輸入電壓：DC 53.5V

輸出電壓：DC 5~50V（可調(diào)）

最大輸出電流：20A

我先說一下我目前的設(shè)計想法，請壇友過目，不妥之處請批評指正：

1.電路框架：TL494+IR2110，開關(guān)頻率50kHz，Buck結(jié)構(gòu)，開關(guān)管為IRF2807，采用同步整流技術(shù)，同步整流的管子也是IRF2807。IR2110可以不使用自舉方式，有獨立電源供電（這個地方比較糾結(jié)，怕自舉的驅(qū)動能力不夠）

2.電感：PDS130125磁芯（鐵硅鋁，磁導(dǎo)率125，外徑/內(nèi)徑/高度=33.02/19.94/10.67），使用直徑0.71mm漆包線6股并繞8匝，電感量為6.6μH。

3.反饋電路：電壓反饋，電阻分壓取樣，與調(diào)壓信號（范圍0-5V，來自DA變換器）相加后送至TL494。電流反饋，0.01Ω電阻取樣，差分放大后送至TL494。

請問上面這些可以嗎？

全部回復(fù)(24)
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2015-01-05 04:29
DC/DC部分不打算做恒流，那個電流反饋是做過流保護(hù)用的
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2015-01-05 07:50
@fqdatiancai
DC/DC部分不打算做恒流，那個電流反饋是做過流保護(hù)用的

建議使用UCC28221，交錯BUCK，將輸出信號加一路反相做同步整流，比較容易成功。電壓不高，可考慮使用SOP-8封裝的集成高，低端驅(qū)動器，IR很多這樣的驅(qū)動器。UCC27211也是，再用3845做一個BUCK輸出15V的輔助電源。呵呵，感覺比較簡單的東西。自己考慮下吧，我推薦的器件不一定是最好的。

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2015-01-05 17:52
@風(fēng)通過后的今天
建議使用UCC28221，交錯BUCK，將輸出信號加一路反相做同步整流，比較容易成功。電壓不高，可考慮使用SOP-8封裝的集成高，低端驅(qū)動器，IR很多這樣的驅(qū)動器。UCC27211也是，再用3845做一個BUCK輸出15V的輔助電源。呵呵，感覺比較簡單的東西。自己考慮下吧，我推薦的器件不一定是最好的。
您覺得我的電感設(shè)計的合理嗎？
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2015-01-05 20:55
@fqdatiancai
您覺得我的電感設(shè)計的合理嗎？

至少494的信號不能直接做同步整流，不知道你要怎么處理這個下管的同步信號。。

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2015-01-05 20:56
@風(fēng)通過后的今天
至少494的信號不能直接做同步整流，不知道你要怎么處理這個下管的同步信號。。
可以做好原理圖，幫你分析可行性。。
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zhq465
LV.4
7
2015-01-07 10:26

DC DC20A.rar這個是我依照鐘工的電路做的DC24V TO DC12V   20A降壓電路，加風(fēng)扇可以到30A。494+2110同步整流。按照這個電路已經(jīng)做過幾個批量，感謝鐘工的同時也奉獻(xiàn)出來供大家參考學(xué)習(xí)。

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2015-01-08 23:56
@zhq465
DCDC20A.rar這個是我依照鐘工的電路做的DC24VTODC12V  20A降壓電路，加風(fēng)扇可以到30A。494+2110同步整流。按照這個電路已經(jīng)做過幾個批量，感謝鐘工的同時也奉獻(xiàn)出來供大家參考學(xué)習(xí)。[圖片]
您好，您這個電路也是用了N溝道的MOS管做同步整流，這個地方我特別糾結(jié)，就是同步整流管的電流方向是反的，也就是從S流入、D流出，請問這樣應(yīng)用時管子表現(xiàn)怎么樣？發(fā)熱大嗎？
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2015-01-09 02:10
@zhq465
DCDC20A.rar這個是我依照鐘工的電路做的DC24VTODC12V  20A降壓電路，加風(fēng)扇可以到30A。494+2110同步整流。按照這個電路已經(jīng)做過幾個批量，感謝鐘工的同時也奉獻(xiàn)出來供大家參考學(xué)習(xí)。[圖片]
還想問一下，您這個電路，能量的損耗主要在什么地方？
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fqdatiancai
LV.2
10
2015-01-09 02:12
@風(fēng)通過后的今天
至少494的信號不能直接做同步整流，不知道你要怎么處理這個下管的同步信號。。
是的，494如果是推挽輸出的話，每個輸出端的占空比都不能超過50%了，而我的占空比最大可不止50%。常見的芯片，比如UC384x、SG3525都考慮過，也都是遇到這個問題
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fqdatiancai
LV.2
11
2015-01-09 03:38
@風(fēng)通過后的今天
可以做好原理圖，幫你分析可行性。。

我畫了一個基本的草圖，請您看一下是否合理：

圖中，U4是TL494，其反饋電路和振蕩電路還沒畫，振蕩頻率50kHz。

U3是CD40106，是一款帶有施密特觸發(fā)器的反相器，用于信號整形與倒相。

U2是CD4050，同相緩沖器，同于平衡由U3A附加的延時。

U1是IR2110，MOS驅(qū)動。我沒有設(shè)計自舉，計劃由獨立的15-20V電源為開關(guān)管柵極供電。

L1是Buck的儲能電感，電感參數(shù)前面有，電感右邊未畫出。

IR2110我是第一次使用，不知道用法對不，還有就是這個糾結(jié)的信號倒相部分，不知道死區(qū)應(yīng)該怎樣產(chǎn)生。另外一個很糾結(jié)的問題是，Q2這個管子工作于“反向?qū)ā睜顟B(tài)，電流是從源極流入、漏極流出的，這個地方我還專門問了我的模電老師，他說這樣用管子可以導(dǎo)通，但性能會變壞，要慎用，請問這個管子這么用究竟可不可以？還有我選的管子是耐壓75V的IRFB3607，電路的輸入電壓是53.5V，我覺得Buck電路開關(guān)管上應(yīng)該沒有高于電源的電壓產(chǎn)生吧，75V的管子應(yīng)該可以吧？

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fqdatiancai
LV.2
12
2015-01-09 03:39
@風(fēng)通過后的今天
可以做好原理圖，幫你分析可行性。。
圖片點一下可以放大
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fqdatiancai
LV.2
13
2015-01-09 03:48
@風(fēng)通過后的今天
建議使用UCC28221，交錯BUCK，將輸出信號加一路反相做同步整流，比較容易成功。電壓不高，可考慮使用SOP-8封裝的集成高，低端驅(qū)動器，IR很多這樣的驅(qū)動器。UCC27211也是，再用3845做一個BUCK輸出15V的輔助電源。呵呵，感覺比較簡單的東西。自己考慮下吧，我推薦的器件不一定是最好的。
交錯并聯(lián)我沒做過，原理我倒是懂，因為這個時間還比較緊，所以不太敢嘗試這個“新技術(shù)”。UCC28221這個芯片本地也買不到，淘寶看了一下價格也不便宜啊。封裝體積我倒是不在乎，這是我的畢業(yè)設(shè)計，并不是商業(yè)產(chǎn)品，沒必要小型化，不過我真想把這個東西做好，以后留著用。輔助電源那邊打算采用TOP系列的芯片，直接220V做個反激，給這部分電路預(yù)留20W的供電功率應(yīng)該足夠了吧。從53.5V這個電源上取電倒是也可以，這個53.5V電源本身有2.7kW的輸出能力，而我的斬波器大概才只有1kW的功率。
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2015-01-09 09:39
@fqdatiancai
我畫了一個基本的草圖，請您看一下是否合理：[圖片]圖中，U4是TL494，其反饋電路和振蕩電路還沒畫，振蕩頻率50kHz。U3是CD40106，是一款帶有施密特觸發(fā)器的反相器，用于信號整形與倒相。U2是CD4050，同相緩沖器，同于平衡由U3A附加的延時。U1是IR2110，MOS驅(qū)動。我沒有設(shè)計自舉，計劃由獨立的15-20V電源為開關(guān)管柵極供電。L1是Buck的儲能電感，電感參數(shù)前面有，電感右邊未畫出。IR2110我是第一次使用，不知道用法對不，還有就是這個糾結(jié)的信號倒相部分，不知道死區(qū)應(yīng)該怎樣產(chǎn)生。另外一個很糾結(jié)的問題是，Q2這個管子工作于“反向?qū)ā睜顟B(tài)，電流是從源極流入、漏極流出的，這個地方我還專門問了我的模電老師，他說這樣用管子可以導(dǎo)通，但性能會變壞，要慎用，請問這個管子這么用究竟可不可以？還有我選的管子是耐壓75V的IRFB3607，電路的輸入電壓是53.5V，我覺得Buck電路開關(guān)管上應(yīng)該沒有高于電源的電壓產(chǎn)生吧，75V的管子應(yīng)該可以吧？

死區(qū)111

死區(qū)加這個，繼續(xù)完善你的原理圖，我繼續(xù)幫你審核。

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zhq465
LV.4
15
2015-01-09 19:11
@fqdatiancai
您好，您這個電路也是用了N溝道的MOS管做同步整流，這個地方我特別糾結(jié)，就是同步整流管的電流方向是反的，也就是從S流入、D流出，請問這樣應(yīng)用時管子表現(xiàn)怎么樣？發(fā)熱大嗎？
MOSFET導(dǎo)通時相當(dāng)于一個電阻，發(fā)熱量只與電流的和RDS有關(guān)和電流方向無關(guān)。BUCK電路的損耗主要集中在開關(guān)管和續(xù)流管，把續(xù)流管換成MOS就是為了降低它的損耗。
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fqdatiancai
LV.2
16
2015-01-10 06:25
@風(fēng)通過后的今天
死區(qū)111死區(qū)加這個，繼續(xù)完善你的原理圖，我繼續(xù)幫你審核。

非常感謝您哦！

今天參考了一下論壇里的死區(qū)時間的電路，在Proteus中搭建了如下的電路（目前手頭沒有這幾種邏輯芯片，所以暫時先用仿真代替了）：

U1、U2是CD4081，四2輸入與門

U3是CD40106，帶有施密特觸發(fā)器的反相器，用于信號的整形和倒相

Proteus仿真顯示，在輸入頻率50kHz、峰值15V的方波，R1=R2=22kΩ，C1=C2=47pF時，輸出波形如下：

圖中，綠色線為輸入信號，紅色線、藍(lán)色線為輸出信號。

測試時發(fā)現(xiàn)一個問題，就是當(dāng)我把占空比設(shè)置到90%的時候，輸出將變?yōu)橐粭l直線，懷疑與CD4系列芯片的工作頻率過高有關(guān)。

目前手頭沒有這幾種芯片，過幾天買幾片實際測試一下，仿真結(jié)果是僅供參考的，不能代替實驗。

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2015-01-10 07:51
@fqdatiancai
非常感謝您哦！今天參考了一下論壇里的死區(qū)時間的電路，在Proteus中搭建了如下的電路（目前手頭沒有這幾種邏輯芯片，所以暫時先用仿真代替了）：[圖片]U1、U2是CD4081，四2輸入與門U3是CD40106，帶有施密特觸發(fā)器的反相器，用于信號的整形和倒相Proteus仿真顯示，在輸入頻率50kHz、峰值15V的方波，R1=R2=22kΩ，C1=C2=47pF時，輸出波形如下：[圖片]圖中，綠色線為輸入信號，紅色線、藍(lán)色線為輸出信號。測試時發(fā)現(xiàn)一個問題，就是當(dāng)我把占空比設(shè)置到90%的時候，輸出將變?yōu)橐粭l直線，懷疑與CD4系列芯片的工作頻率過高有關(guān)。目前手頭沒有這幾種芯片，過幾天買幾片實際測試一下，仿真結(jié)果是僅供參考的，不能代替實驗。
對，總之就是這個意思，我提供的不是唯一方法，你熟悉哪個就用哪個。還有，在主功率MOS上要并聯(lián)高性能二極管取代MOS的體二極管，
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xzszrs
LV.11
18
2015-01-10 10:02
@fqdatiancai
您好，您這個電路也是用了N溝道的MOS管做同步整流，這個地方我特別糾結(jié)，就是同步整流管的電流方向是反的，也就是從S流入、D流出，請問這樣應(yīng)用時管子表現(xiàn)怎么樣？發(fā)熱大嗎？
你們模電老師搞錯啦！N型MOS反向用性能比正向更優(yōu)越。那是由其結(jié)構(gòu)決定的，其載流能力大大優(yōu)于正向，而且續(xù)流MOS管天生工作在軟開關(guān)狀態(tài)沒有開關(guān)損耗，你擔(dān)心什么？
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fqdatiancai
LV.2
19
2015-01-10 17:45
@xzszrs
你們模電老師搞錯啦！N型MOS反向用性能比正向更優(yōu)越。那是由其結(jié)構(gòu)決定的，其載流能力大大優(yōu)于正向，而且續(xù)流MOS管天生工作在軟開關(guān)狀態(tài)沒有開關(guān)損耗，你擔(dān)心什么？
好吧，我也迷糊了，等過幾天元件到手測試一下吧，毛爺爺說過：實踐是檢驗真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)
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2016-01-04 13:15
持續(xù)關(guān)注
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2016-01-05 09:55
50A得用多少個2807做同步整流啊....
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xzszrs
LV.11
22
2016-01-05 10:35
@qinzutaim
50A得用多少個2807做同步整流啊....[圖片]
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2016-01-05 13:14
@qinzutaim
50A得用多少個2807做同步整流啊....[圖片]
風(fēng)冷，兩個應(yīng)該夠了。---經(jīng)驗。。。
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oukai001
LV.1
24
2016-07-20 20:14
你好。。我也想做一個DC-DC converter，但是我還是個超級菜鳥。。 你最近的進(jìn)展怎樣。。完成了沒有
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dy-2FH44nQ7
LV.1
25
2021-03-17 14:25
請問樓主做出來了嗎，想請教幾個問題。
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