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【求助】大功率PFC尖峰電流問(wèn)題

各位高手,大俠:你們好!
現(xiàn)在小弟手上有個(gè)項(xiàng)目需要做個(gè)大約1000W以上的PFC電路(輸入:AC85-265V,輸出:DC380V)......
小弟理論懂一點(diǎn),現(xiàn)在有個(gè)和棘手的問(wèn)題想請(qǐng)教一下各位:
1、產(chǎn)品需適用于兩種電源檔230VAC(184~265V)和115VAC(85~135V) 60HZ

2、PFC芯片選的是IR1152；電感用的是MPP磁芯，60u,工作狀態(tài)電感380uH(考慮到磁損的問(wèn)題靜態(tài)電感量740uH);開(kāi)關(guān)管選的是一個(gè)MOSFET FCH76N60N,用NPN/PNP自搭的15V驅(qū)動(dòng)；二極管選的是快恢復(fù) 
3、問(wèn)題是：在115V電源輸入時(shí)，在電感、開(kāi)關(guān)管、二極管剛過(guò)零點(diǎn)處有很大的無(wú)法接受的尖峰電流(如圖)，且伴有“茲茲”的噪音，估計(jì)是電感飽和了，輸入電壓越低，負(fù)載越大，此現(xiàn)象越明顯，230V電源檔不存在此問(wèn)題。


不多說(shuō)了，免的干擾大家的分析，希望各位大俠、專家和兄弟多給點(diǎn)意見(jiàn)........
謝謝.....

全部回復(fù)(57)
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2012-02-28 12:17

自己頂一下

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2012-02-28 13:45
我初步推測(cè)是因?yàn)樵诹泓c(diǎn)電壓過(guò)低，占空比較高，開(kāi)關(guān)管關(guān)斷相應(yīng)時(shí)間大于芯片關(guān)斷時(shí)間，造成一定時(shí)間內(nèi)開(kāi)關(guān)管持續(xù)導(dǎo)通，相當(dāng)于短路，造成電流瞬時(shí)升高。
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2012-02-28 14:03
頂一下，不過(guò)看不到圖
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2012-02-28 14:29
@zhangtao3b608
頂一下，不過(guò)看不到圖
 
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2012-02-28 15:11
@zhangtao3b608
頂一下，不過(guò)看不到圖

如圖，黃、綠、紫分別對(duì)應(yīng)電感、MOSFET、Diode的電流波形，在零點(diǎn)處總是有一個(gè)很大的尖峰電流。

請(qǐng)幫助給分析一下，有什么可以解決的辦法。

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2012-02-28 16:16
@zhyang4230
我初步推測(cè)是因?yàn)樵诹泓c(diǎn)電壓過(guò)低，占空比較高，開(kāi)關(guān)管關(guān)斷相應(yīng)時(shí)間大于芯片關(guān)斷時(shí)間，造成一定時(shí)間內(nèi)開(kāi)關(guān)管持續(xù)導(dǎo)通，相當(dāng)于短路，造成電流瞬時(shí)升高。

加之開(kāi)關(guān)管電流陡升后，電感容易飽和，限流能力下降，進(jìn)而加劇此現(xiàn)象。

有什么辦法可以解決呢？

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evdi
LV.6
8
2012-02-28 16:53
@zhyang4230
如圖，黃、綠、紫分別對(duì)應(yīng)電感、MOSFET、Diode的電流波形，在零點(diǎn)處總是有一個(gè)很大的尖峰電流。請(qǐng)幫助給分析一下，有什么可以解決的辦法。

不會(huì)是電感飽和

外接直流供電給IC調(diào)試下，另外檢查下前饋輸入電壓AC采樣電路

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2012-02-29 09:23
@evdi
不會(huì)是電感飽和外接直流供電給IC調(diào)試下，另外檢查下前饋輸入電壓AC采樣電路

外接直流電應(yīng)該沒(méi)問(wèn)題；問(wèn)題出在交流電的零點(diǎn)附近。

前饋輸入采的是電流不是電壓，這是IR1152的特點(diǎn)。

請(qǐng)?jiān)賻椭治鱿?，謝謝~~~

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zhyang4230
LV.3
10
2012-02-29 15:42
@evdi
不會(huì)是電感飽和外接直流供電給IC調(diào)試下，另外檢查下前饋輸入電壓AC采樣電路
因?yàn)橛衅澠澋脑肼?，所以才推測(cè)可能是電感飽和了，還請(qǐng)指教
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zhyang4230
LV.3
11
2012-03-01 11:55
@zhyang4230
因?yàn)橛衅澠澋脑肼?，所以才推測(cè)可能是電感飽和了，還請(qǐng)指教
大俠們呀。。。抽空給點(diǎn)建議吧。
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2012-03-01 13:19
@zhyang4230
大俠們呀。。。抽空給點(diǎn)建議吧。

115v輸入用倍壓整流了嗎？不倍壓的話升壓比較大，電流峰值也較大。

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zhyang4230
LV.3
13
2012-03-01 13:33
@ymyangyong
115v輸入用倍壓整流了嗎？不倍壓的話升壓比較大，電流峰值也較大。

非常感謝的指點(diǎn)。

之前考慮過(guò)這個(gè)方向，但是倍壓整流一般用于小功率電源。

我這個(gè)課題是要做一個(gè)功率1000W+的可能不適用，所以沒(méi)多考慮這個(gè)方向。

請(qǐng)?jiān)僦附獭?/p>

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2012-03-01 14:11
@zhyang4230
非常感謝的指點(diǎn)。之前考慮過(guò)這個(gè)方向，但是倍壓整流一般用于小功率電源。我這個(gè)課題是要做一個(gè)功率1000W+的可能不適用，所以沒(méi)多考慮這個(gè)方向。請(qǐng)?jiān)僦附獭?/span>
那就是兩檔不同電源的設(shè)計(jì)，110v輸入時(shí)pfc電壓200v，220v輸入時(shí)400v？
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rainever
LV.8
15
2012-03-01 15:12
@zhyang4230
因?yàn)橛衅澠澋脑肼?，所以才推測(cè)可能是電感飽和了，還請(qǐng)指教

你把電感加大試試, 可能是磁芯吧, 我做了2kw也用的360uh電感;

同時(shí)示波器看看mosfet gate信號(hào)在過(guò)零時(shí)有異樣沒(méi)

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zhyang4230
LV.3
16
2012-03-01 16:46
@ymyangyong
那就是兩檔不同電源的設(shè)計(jì)，110v輸入時(shí)pfc電壓200v，220v輸入時(shí)400v？
輸出要求相同的電壓，DC380V，用來(lái)驅(qū)動(dòng)BLDC電機(jī)。
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zhyang4230
LV.3
17
2012-03-01 16:49
@rainever
你把電感加大試試,可能是磁芯吧,我做了2kw也用的360uh電感;同時(shí)示波器看看mosfetgate信號(hào)在過(guò)零時(shí)有異樣沒(méi)

電感已經(jīng)加大到了740uH了，我230Vac電源時(shí)用的400uH.

MOSFET的gate信號(hào)一直為正，沒(méi)有使用負(fù)電壓?，F(xiàn)在從示波器的波形來(lái)看，Duty很高，MOSFET關(guān)斷時(shí)有點(diǎn)反應(yīng)不過(guò)來(lái)的意思。

請(qǐng)指教。謝謝

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rainever
LV.8
18
2012-03-01 17:02
@zhyang4230
電感已經(jīng)加大到了740uH了，我230Vac電源時(shí)用的400uH.MOSFET的gate信號(hào)一直為正，沒(méi)有使用負(fù)電壓?，F(xiàn)在從示波器的波形來(lái)看，Duty很高，MOSFET關(guān)斷時(shí)有點(diǎn)反應(yīng)不過(guò)來(lái)的意思。請(qǐng)指教。謝謝
有圖嗎? 驅(qū)動(dòng)電路不靈活? 還是mosfet不好?
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zhyang4230
LV.3
19
2012-03-02 11:10
@rainever
有圖嗎?驅(qū)動(dòng)電路不靈活?還是mosfet不好?

不是驅(qū)動(dòng)電路不靈活，是實(shí)際輸入輸出壓差太大，造成占空比很高，會(huì)到99%，IC頻率是66kHZ，所以swith off的時(shí)間很短，MOSFET反應(yīng)不過(guò)來(lái)。

以上是我個(gè)人分析的結(jié)論。還望指教。

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2012-03-02 16:03
@zhyang4230
不是驅(qū)動(dòng)電路不靈活，是實(shí)際輸入輸出壓差太大，造成占空比很高，會(huì)到99%，IC頻率是66kHZ，所以swithoff的時(shí)間很短，MOSFET反應(yīng)不過(guò)來(lái)。以上是我個(gè)人分析的結(jié)論。還望指教。
關(guān)鍵是升壓比和功率較大，而輸出靠電感續(xù)流升壓，大占空比下峰值電流較大，維持原方案的話必須保證電感不飽和（磁芯要加大或換用EE50？）.可參考http://bbs.dianyuan.com/topic/513701
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rainever
LV.8
21
2012-03-02 18:35
@zhyang4230
不是驅(qū)動(dòng)電路不靈活，是實(shí)際輸入輸出壓差太大，造成占空比很高，會(huì)到99%，IC頻率是66kHZ，所以swithoff的時(shí)間很短，MOSFET反應(yīng)不過(guò)來(lái)。以上是我個(gè)人分析的結(jié)論。還望指教。
怎么會(huì)高到99%呢, 輸入最低你也是115x1.4啊. 應(yīng)該是有信號(hào)不對(duì)導(dǎo)致D太大了
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kkww
LV.1
22
2012-03-03 11:29
@zhyang4230
如圖，黃、綠、紫分別對(duì)應(yīng)電感、MOSFET、Diode的電流波形，在零點(diǎn)處總是有一個(gè)很大的尖峰電流。請(qǐng)幫助給分析一下，有什么可以解決的辦法。
這種情況一般應(yīng)該通過(guò)PI限幅，限制IC的最大輸出占空比，比如限制到0.9左右，PFC控制輸入電流呈正弦波，過(guò)零附近二極管電流為0是正常的，這時(shí)MOS管上的泵升電壓可能達(dá)不到輸出電壓，沒(méi)有關(guān)系不用擔(dān)心過(guò)零處升壓比太大。也可以改改PI參數(shù)（誤差放大電路反饋元件參數(shù)）試試。
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zhyang4230
LV.3
23
2012-03-05 10:15
@rainever
怎么會(huì)高到99%呢,輸入最低你也是115x1.4啊.應(yīng)該是有信號(hào)不對(duì)導(dǎo)致D太大了
整流之后是饅頭電壓波形，您說(shuō)的115*1.414是波峰的電壓，但是波谷電壓就很低了。這時(shí)占空比會(huì)很高。
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zhyang4230
LV.3
24
2012-03-05 10:22
@kkww
這種情況一般應(yīng)該通過(guò)PI限幅，限制IC的最大輸出占空比，比如限制到0.9左右，PFC控制輸入電流呈正弦波，過(guò)零附近二極管電流為0是正常的，這時(shí)MOS管上的泵升電壓可能達(dá)不到輸出電壓，沒(méi)有關(guān)系不用擔(dān)心過(guò)零處升壓比太大。也可以改改PI參數(shù)（誤差放大電路反饋元件參數(shù)）試試。

目前使用的是IR1152，Duty上限值是99%。

升壓比太大不是我關(guān)心的，現(xiàn)在的問(wèn)題是在電壓零點(diǎn)附近的大尖峰電流，這個(gè)會(huì)造成很大的損耗和發(fā)熱，對(duì)元件的壽命也有非常大的影響。

您能否詳細(xì)說(shuō)明下修改PI參數(shù)？現(xiàn)用IC的輸入采的是MOSFET上電流信號(hào)。

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rainever
LV.8
25
2012-03-05 12:25
@zhyang4230
整流之后是饅頭電壓波形，您說(shuō)的115*1.414是波峰的電壓，但是波谷電壓就很低了。這時(shí)占空比會(huì)很高。
你的input capacitor多大
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zhyang4230
LV.3
26
2012-03-05 15:09
@rainever
你的inputcapacitor多大
1.5uF
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rainever
LV.8
27
2012-03-05 17:14
@zhyang4230
1.5uF
開(kāi)關(guān)頻率多少? 你增大去2或3uf試試
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zhyang4230
LV.3
28
2012-03-06 10:01
@rainever
開(kāi)關(guān)頻率多少?你增大去2或3uf試試

感謝您的回復(fù)。

開(kāi)關(guān)頻率66kHz。 Cin的計(jì)算值為1.65uF, 也曾經(jīng)嘗試過(guò)3uF, 對(duì)這個(gè)大電流的抑制的確有明顯的幫助，但是帶來(lái)了一個(gè)負(fù)面影響，就是系統(tǒng)不穩(wěn)定，初步判定是DC-Link 380VDC輸出不穩(wěn)定，造成系統(tǒng)頻繁停機(jī)，根本原因我還在分析中，目前未果。

 

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evdi
LV.6
29
2012-03-06 19:45
@zhyang4230
目前使用的是IR1152，Duty上限值是99%。升壓比太大不是我關(guān)心的，現(xiàn)在的問(wèn)題是在電壓零點(diǎn)附近的大尖峰電流，這個(gè)會(huì)造成很大的損耗和發(fā)熱，對(duì)元件的壽命也有非常大的影響。您能否詳細(xì)說(shuō)明下修改PI參數(shù)？現(xiàn)用IC的輸入采的是MOSFET上電流信號(hào)。
應(yīng)該是用電感采樣做IC供電，過(guò)零點(diǎn)是否VCC電壓不足
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zhyang4230
LV.3
30
2012-03-07 09:36
@evdi
應(yīng)該是用電感采樣做IC供電，過(guò)零點(diǎn)是否VCC電壓不足

您說(shuō)的VCC指的是PFC IC的供電吧？

這個(gè)是通過(guò)DC380V(有boost電容存在，380v電壓持續(xù)) 后利用SMPS來(lái)的，不會(huì)受零點(diǎn)低電壓的影響。

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zhyang4230
LV.3
31
2012-03-08 10:02
@zhyang4230
感謝您的回復(fù)。開(kāi)關(guān)頻率66kHz。Cin的計(jì)算值為1.65uF,也曾經(jīng)嘗試過(guò)3uF,對(duì)這個(gè)大電流的抑制的確有明顯的幫助，但是帶來(lái)了一個(gè)負(fù)面影響，就是系統(tǒng)不穩(wěn)定，初步判定是DC-Link380VDC輸出不穩(wěn)定，造成系統(tǒng)頻繁停機(jī)，根本原因我還在分析中，目前未果。 

有人建議將輸入電容減小至100n 或220n, 我正在等待電容樣品，還未進(jìn)行試驗(yàn)。大家怎么看待這個(gè)方向？歡迎討論

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