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[参考译文] PMP8740

Guru**** 1133960 points
Other Parts Discussed in Thread: PMP8740, TPS560200, CSD18532Q5B, CSD19533Q5A, CSD19532Q5B, UCC28180, UCC28950
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https://e2e.ti.com/support/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/803946/pmp8740

主题中讨论的其他器件:PMP8740TPS560200CSD18532Q5BCSD19533Q5ACSD19532Q5BUCC28180UCC28950

您好、Roberto、

你过得怎么样

我恢复了电池充电器的测试、因为我们在加载后面临输出电压调节问题。 在测试之后、我知道输出电压在 Vout 信号处稳定(在 C53-C56电容器组上)、但在连接器 J8上、我得到的是下降的电压。 因此问题出在 Q12、Q17的 MOSFET 组...而故障查找时,我为 VCC_FB 提供了12V 外部电源,并为预充电 P2.2节点提供了3.45V 电源。 我得到的电压如下所示

V_float=8.6V

pre_chargeP2.2=3.45V

Q32A base-Emmiter= 0.6V 时的电压

D19阳极处的电压= 8.15V

由于电压为8.15V、Q33无法导通、因此 MOSFET 组处于导通状态。

上述电压是否正确?

此外、PMP8740原理图中的哪些二极管代表 Dsw1和 Dsw2?

谢谢、  

Anjana

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    您好、Anjana、
    我已将上述问题发送给 Roberto、请给他一整天左右的时间回答。
    谢谢、
    Robert
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    您好、Robert、感谢您的转发。

    您好、Anjana、

    您在 Q32A 上读取的电压是正确的、但 Vfloat 上的电压太低。

    Q8的发射极和 FET 的共源极之间的差分电压应为12V (即 Chold 上的电压)。

    您是否将降压转换器与电路板中的 TPS560200搭配使用?

    由 Dsw1、Dsw2、CSW 组成的电荷泵在降压转换器的开关节点正在运行并且需要一些负载时工作:典型值为几瓦(这是数字器件的功耗)。

    请检查 Net SW 上的开关节点并告知我(您是否可以附加屏幕截图 f SW 节点)。

    此致、

    Roberto

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    尊敬的 Roberto:  

    早上好!

    我使用过相同的 TPS560200降压转换器、I LOAD +5V 输出电流为75mA (此处未连接微控制器和 LCD 卡)。 以上读数是在连接了75mA 负载的情况下测得的。 该负载是否足够? 或者、我应该将负载增加到2W、即2W/5V= 0.4A?

    谢谢、

    Anjana  

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    尊敬的 Anjana:

    就我所记得的、5V 上已经有75mA 的负载应该已经足够在 SW 节点上正确切换。

    请检查通过将负载增加到400mA、浮动电压是否增加到12V。

    无论如何、如果浮动(Chold 上的差分)电压已经为8.7V、则应该已经足以打开所有 FET。

    请告诉我您发现的内容。

    此致、

    Roberto

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    尊敬的 Roberto:  

    我已经通过向 VCC_FB 节点施加12V 外部电源来测试了 FET 组及其驱动电路。  以下是不同点的读数  

    在本例中、Vout=2V

    此外、我还在系统完全开启(仅微控制器和 LCD 卡未连接)时在无负载和负载条件下读取了 FET 组上的读数

    无负载时、Vout=53.99V;J8上的电压= 53.50V

    Q17激励 WRT GND_S:53.50V

    Q17收集器 WRT GND_S:53.50V

    Q12激励 WRT GND_S:53.50V

    Q12收集器 WRT GND_S:53.99V

    将37.5欧姆负载电阻器连接到充电器

    VOUT=53.99V;J8上的电压=5.88V

    Q17激励 WRT GND_S:5.96V

    Q17收集器 WRT GND_S:5.88V

    Q12激励 WRT GND_S:5.96V

    Q12收集器 WRT GND_S:53.99V

    此时 FET 的栅极电压为8.73V  

    谢谢、  

    Anjana

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    尊敬的 Anjana:

    您描述的所有电压看起来都正确。 仅在轻负载时(+5V 时为75mA)、C57上的电压至少达到 6V。

    顺便说一下、应正确驱动所有 FET Q12...Q17...等、因为当 Vgs 大于4V 时、这些 FET 的导通电流分别大于20A。

    我看到、在1.44A 负载下(通过在输出端施加37.5欧姆电阻)、J8上的电压下降、这是不可能的。

    请在检查时再次更换所有 FET。 您可能需要移除所有 FET 并仅填充 Q12和 Q17、只需检查功能、但将输出电流限制为最大10A。 然后、如果一切正常、则填充所有剩余的 FET。

    此致、

    Roberto

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    好的。 我将根据您的建议检查 FET。

    非常感谢。

    Anjana

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    尊敬的 Roberto:  

    早上好!

    为了与您确认、 我选择 了 CSD19533Q5A (100V、100A) MOSFET 代替 CSD18532Q5B MOSFET、因为我的输出电压为54V、输出电流为37A。 这是可以的吗?

    谢谢、  

    Anjana

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    尊敬的 Anjana:

    您选择的 MOSFET 也适合此应用、因为它能够传导电流已经达到5V 的 Vgs。

    谢谢、

    Roberto

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    尊敬的 Roberto:  

    今天、在测试 MOSFET 组时、我知道、直流/直流电路板上组装的所有10个 MOSFET 在漏源极短路。 当使用万用表检查二极管范围时、它显示在电路板外的死区短路。 然后我检查了未使用的额外 MOSFET,结果是相同的;死区短路。 为什么是这样?

    MOSFET 从 Mouser electronics 订购。

    在 MOSFET 上打印:CSD19533 TI 81E MEN8 E3

    谢谢

    Anjana

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    您好、Anjana、

    当5V 上的负载为~ 0时、您可能启用了这些 MOSFET、这意味着浮动电压太小。

    您必须对5V 降压输出施加最小负载(在我的示例中为微控制器+ LCD 显示屏和指示 LED)、以使其正确切换。

    如果每个 MOSFET 上的 Vgs 电压太小(假设为4V)、则它会进入线性区域、并且损耗会变得过高、因此它们会失效。

    请确保在启用这些 MOSFET 之前、浮动电压大于6V。

    谢谢、

    Roberto

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    你好,Roberto!

    这可能是组装在电路板上的 MOSFET 出现故障的原因;但未组装( 未使用且仍在封装中的额外 MOSFET) MOSFET 也显示漏源极死短路。不应该这样做。

    Anjana

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    你好,Roberto!

    您能否告诉我如何为此应用选择 PTC 电阻器 RT1和 RT2?

    Anjana

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    你好,Roberto!

    今天、我移除了 DCDC 板上的所有 MOSFET、并在加载1.4A 电流后检查输出电压;结果与之前的53.99V 降至1.7V 相同。 然后、我通过短接来绕过 RT1和 RT2、结果是在加载1.4A 后获得连接器上的预期输出电压、即53.92。

    这意味着问题出在 RT1和 RT2中。
    我使用的 RT1和 RT2与 PMP8740中使用的相同。 如何在此处选择 PTC 电阻器

    谢谢、
    Anjana
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    您好、Anjana、

    很抱歉回复迟了、但上周四是德国的假日、周五我休息了一天。

    当所有 FET (Q12...Q31)关断时、由于 Q17、Q26、Q28、Q20和 Q31的体二极管沿电源->负载方向导通、RT2将与这些体二极管并联。 因此、只有 RT1与 VOUT 和负载串联;此 PTC 负责降低 电流、以防所有电容器 C53...C29充电、并且在输出端存在短路或电池反向连接(如我的白皮书中所述)。

    相反、如果您连接电池并且所有电容器 C53...C29都已放电、RT2将限制浪涌电流。

    这意味着 RT1和 RT2仅用于保护:如果电流持续流经它们、几秒钟后 、它们将显示高欧姆值、因为它们会变热、并保护负载和功率级。

    但这些 PTC 仅用于浪涌和反向电流限制、而在正常运行期间、应通过所有 FET Q12...Q31短接。

    如果您看到一些 FET 已在原包装袋中短路、则可能是 ESD 问题。 在测量电阻源漏极之前、请添加一个与栅极和源极并联的10kOhm 电阻器、以防因意外接触栅极而导致栅极上产生不必要的电压、从而导通 FET。

    如果您有任何疑问、请告诉我。

    此致、

    Roberto

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    尊敬的 Roberto:  

    很抱歉让你的假期很烦!

    我得到了你的答案。 这意味着所有 MOSFET 必须在加载前导通。 在我们的情况下、我在 RT1中下降了大部分输出电压、即48V、这意味着 Q12、Q25、Q27、Q29、Q30当时未导通、所有电流都流经 RT1。  只有 Q17、Q26、Q28、Q20、Q31导通,因为 RT2上没有压降正确吗?  如何选择栅极驱动器组件。 请帮助。

    在我移除所有 FET 并旁路两个 PTC 之间、我在5A 负载下获得稳定输出(53.96)。

     

    Anjana

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    尊敬的 Anjana:

    无需道歉:-)

    您是对的:顺序是:

    1) 1)连接(或 启用 ) J7上的400V
    2) 2)在 VCC_FB 网络上施加12V 电压、在5V 时具有最小负载

    3) 3)将电池连接到 J8或负载上

    4) 4)如果您在 J8上连接电池、请至少等待 由 RT2和总 Cout 电容(此处为6 * 470uF = 2820uF)定义的充电常量的5倍、因此 RT2 * Cout = 22欧姆* 2.82mF = 62毫秒; 因此、5倍该常数会使5 * 62 msec = 310 msec。

    5) 5)通过在网络"预充电 P2.2"上施加3.3V 电压来启用所有 FET (Q12...Q31)

    6) 6)通过在网络"ENA_FB P4.7"上施加3.3V 电压来启用全桥直流/直流转换器

    在启用直流/直流转换器之前、所有 FET Q12...Q31都必须导通。 如果未完成此操作、则将整个 Vout 施加到 RT1、一旦其升温、PTC 就会切换到高欧姆状态、Vout 上的电压会下降(如果 J8上有电池、则仅施加电流)。

    此致、

    Roberto

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    尊敬的 Roberto:  

    由于我在输出端需要940uF 的电容、因此我的充电常量为(22 Ω* 0.940mF)=20.68msec、5*20.68=103.4msec。 正确吗?软件中是否使用了该常数?

    Anjana

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    您好、Anjana、

    您的计算正确。

    我认为我在我的软件中使用了200毫秒、但这一时间并不重要;只需使用额外的裕量、并考虑在 您的情况下将此时间也增加到200毫秒。

    谢谢、

    Roberto

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    尊敬的 Roberto:  

    我的问题仍然存在。  

    我已经按照顺序应用微控制器信号来检查系统(浪涌继电器打开、PFC 打开、预充电、直流/直流打开)、但仍然会降低输出电压。 我应该怎么做? 我通过旁路 MOSFET 组和 PTC 来检查功率级、功率级在负载条件下工作正常、即 J8输出连接器上未出现压降、但一旦 MOSFET 组和 PTC 进入电路、J8输出连接器上的电压就会在负载上开始下降。  

    谢谢、  

    Anjana

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    您好、Anjana、

    这真的很奇怪。

    您是否检查过、当您通过在数字线路"预充电 P2.2"上施加3.3V 电压来激活所有串联 FET 时、R52上的电压 (每个 FET 上的 Vgs 电压) 大于6V?

    如果不发生这种情况、所有 FET 可能会再次损坏。 请仔细检查。

    此致、

    Roberto

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    您好、Roberto、  

    我再次检查了所有电压、给出预充电脉冲后、R52电阻器上的电压值只有几 mV。 这意味着 MOSFET 再次损坏。 为什么会发生这种情况? 我应该更改 MOSFET 吗? 我使用的 CSD19533Q5A 有两种、另一种是 CSD19532Q5B。 哪一个更好?

    Anjana

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    您好、Anjana、

    如果 MOSFET 损坏、请将其替换为 CSD19532Q5B、这将减少损耗。

     当您再次测试电路板时、在更换 FET 后、请检查在启用这些 FET 之前、C57/D18上是否有足够的差分电压。

    如果此电压大于6V、则启用直流/直流级、不要对 J8施加任何负载、并启用"预充电 P2.2"。 此时、请检查所有 FET 的栅极-源极电压是否足以使其完全驱动。

    实际上、如果该电压过低(根据这些 FET 的栅源阈值电压 Vgs)、它们会进入线性区域并很快损坏。

    现在、如果 Vgs > 6V、则可以在 J8上施加负载。

    此致、

    Roberto

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    您好、Roberto、

    我通过旁路 MOSFET 组和两个 PTC 来测试系统。 好的一点是、我能够向系统加载32A。

    今天我施加了20A 负载、5分钟后、D7二极管分成两部分。 我在这里使用了 UF5408引线式二极管、因为 MURS360的 SMD 封装不可用。 D7出现故障的原因是什么? D10显示正常。 此外、我在 T7处使用了10uH 的 Sheem 电感。

    谢谢、

    Anjana  

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    您好、Anjana、

    就我记忆中的 情况而言、D7二极管存在一些损耗(D10上的损耗更小)。

    您使用的二极管是 PTH、具有与 MURS360类似的特性、但由于封装的原因、热性能较差、因此我预计在相同损耗下温度会更高。

    如果您用同一部件(UF5408)更换, 请在增加负载时检查其温度。 如果温度过高、请使用 SMD 二极管(最好采用 SMC 封装)。

    此致、

    Roberto

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    尊敬的 Roberto:  

    在查看了两个二极管的数据表后、我也得出了同样的结论。  

    非常感谢您的及时支持。

    我们通过旁路输出 FET 堆栈和 PTC 成功地为系统加载了32A 电流、并以0.943功率因数获得53.88V 的输出电压。  

    昨天、我收到了 MOSFET CD19532。 现在、我的下一个计划是通过包含 FET 和 PTC 进行测试。

    谢谢、  

    Anjana

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    尊敬的 Anjana:

    好的、感谢您的反馈。

    请检查在更换二极管 D7和 D10时、是否为它们提供足够的冷却区域。

    如果您使用的电路板布局与我采用的布局相同、那么您应该没有问题。

    此致、

    Roberto

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    尊敬的 Roberto:  

    您能否分享如何计算 D7、D10二极管和散热器中达到的最高温度?

    谢谢、

    Anjana

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    尊敬的 Anjana:


    实际上、当时我没有计算 D7和 D10上的导通和开关损耗、因此我没有相应的公式。

    您可能希望查看 IEEE 期刊上的以下文章:

    《采用辅助变压器复位钳位二极管电流的零电压开关 PWM 全桥转换器》

    虽然这非常复杂、但我建议进行 SPICE 仿真、以检查流经这些二极管的峰值电流和 RMS 电流是多少。

    此致、

    Roberto  

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    尊敬的 Roberto:  

    能否使用 IXFP72N30X3 MOSFET 代替具有相同栅极驱动器的 IPP120N20NFD MOSFET? 请提供建议、因为我的输出电压可能在54V 至60V 之间变化。 输出电流最大为37V。  

    请帮助。

    谢谢、  

    Anjana

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    尊敬的 Anjana:

    您选择的 MOSFET 看起来正常;只需将其足够并联即可获得合理的损耗。

    请查看该 MOSFET 需要至少 Vgs = 7V 才能完全驱动、因此您必须确保浮动电源上的电压在所有条件下都足够。

    此致、

    Roberto

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    您好、Roberto、  

    仅供我参考。

    在成功加载32A 电流后,我们计划在上周获取详细的读数,当时我们发现交流(线路)电压波形受到其尖峰的干扰。 功率因数也降至0.8。 这是因为我们的车间正在进行其他一些测试。 因此,我们加载20A,两分钟后,15A 保险丝、整流器、电流感应电阻器、PFC 板上的 MOSFET、续流二极管、直流/直流板上的同步 MOSFET 会损坏。  

    我想知道这是不是因为线路受到干扰?

    为什么即使我在那里使用了 PFC、我也会得到降级的 PF?

    谢谢、  

    Anjana

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    您好、Anjana、

    如果存在来自交流线路电压源的高压(和电流)尖峰风险、我建议添加一个1N4148二极管、如 UCC28180数据表的图26所示。 这样可以避免在输入浪涌期间向 ISENSE 引脚施加过高的负电压。

    顺便说一下、如果 PFC 上发生损坏、通常不涉及直流/直流上的损坏。

    如果在另一侧、直流/直流发生短路、则保险丝、电桥、SiC 二极管也会损坏(可能还有升压 FET)。

    修复时、您能否发送升压级输入电压和电流的屏幕截图?

    谢谢、
    Roberto

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    好的。 我将进行检查并告知您。  

    另外,请告诉我 PFC 卡上 J6的用途是什么?  

    Anjana

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    您好、Anjana、

    如果您在 J6上放置跳线、则将从 Vcc (12V)到 VSENSE 引脚的小电流从 Vout 到 R9、10、11的部件中添加。

    这样、Vout 应该达到并稳定在~ 320V。  其原因是: 如果布局出现问题(开关节点上出现高尖峰) 或出现问题、则 FET、二极管 D2 和输出电解电容器上的电压仍有余量。

    然后、如果一切正常、只需移除该跳线即可。

    此致、

    Roberto

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    你好,Roberto!

    如何在不连接 L1和 D1的情况下检查 PFC 板上的栅极脉冲?

    谢谢、

    Anjana

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    您好、Anjana、

    跳线 J6的另一个用途是禁用 PFC 的开环保护;通过短接 J6、您可以在 VSENSE 引脚上施加1.38V 电压、从而使能它。

    这样、栅极驱动器上应该有脉冲(具有高占空比)。

    此致、

    Roberto

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    尊敬的 Roberto:  

    谢谢。 我认为这就是我问您的原因。  

    也是如此

    我正在使用 KDM 的铁粉芯 KT80-26。 数据表。 根据我的计算、Sheem 电感器需要10uH 的电感。 我的计算是正确的? 对于100KHz 频率选择的内核是否合适? 或者我应该使用铁氧体磁芯?

    Anjana

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    您好、Anjana、

    我发现-26粉末适合滤波或低频(<50kHz)。 它不适合谐振转换器(由于峰峰值纹波电流的原因、此零电压开关 DC/DC 转换器需要一个可被同化至谐振电感的垫片电感器)。

    因此、我建议使用铁氧体磁芯、例如 EPCOS 的 N87或 N97。

    此致、

    Roberto

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    感谢 Roberto、

    您能否详细介绍一下您在 pmp8740中使用的谐振电感器内核和导线?

    此外、对于输出电感器和 PFC 扼流圈、我应该使用铁氧体磁芯?

    谢谢

    Anjana

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    您好、Anjana、

    PSDS 研讨会2017-2018演示文件中介绍了核心和 bobbin 的详细信息(您可以在我们的网站上下载整个文档)。

    我随附了描述此信息的幻灯片(幻灯片26)。

    因此、总而言之、bobbin 是一个 PQ20/20、具有 N97 EPCOS 内核、间隙为0.77mm。

    Δ B 为118mT、而 UE = 57。

    在这里、我缠绕了10圈的利兹线(160x0.1mm)。

    铜损耗为0.63W AD 内核损耗0.57W。

    关于 PFC、您可以使用器件型号为170.806的 Kaschke SDR18的环形扼流圈、或者像我使用的那样、使用"Kool-Mu"磁芯或 nkl (铁粉芯)自行吹风。 您可以为输出电感器使用相同的内核。

    此致、

    Roberto

    e2e.ti.com/.../SEM2200-Design-Review-of-a-2kW--Parallelable-Power-Supply-Module-_2D00_-Slide-26.pdf

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    感谢 Roberto、  

    请告诉我您如何计算磁芯损耗和铜损耗?

    Anjana

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    您好、Anjana、

    通过公式 PCU = Rdc * IRMS^2可以很容易地计算铜损耗、其中 Rdc 是绕组的直流电阻、IRMS 是初级侧变压器 RMS 电流。

    电阻 Rdc 可根据 bobbin 的数据表进行计算、下载位置为:

    此数据表的第3页显示了一个匝的平均长度。 这里有10圈利兹导线160x0.1mm。

    只需在网络上搜索每米该导线的电阻。

    因此、由于 ln 为44mm 乘以10圈= 0.44m。当您确定具有160x0.1mm 特性的利兹导线的电阻时、可以计算 Rdc。 您应该已经知道项目的 RMS 初级电流是多少。

    磁芯损耗:

    请下载 N97 材料的数据表:

    请转至第 5页、查看100KHz (即您的开关频率)下相对磁芯损耗与温度的关系。 最坏的情况是25°C、因此请考虑该温度。

    在118mT (即您的 deltaB (峰值))下、相对损耗为~ PR = 150KW/m3。

    您可以在第2页上阅读芯片组(ve)的体积、此处为2843 mm3。

    此时、您将 PR * ve = 150 KW/m3 * 2843 mm3 * 10^(-9)相乘(因为我们将 m3和 mm3相乘)= Pcore。 因此、Pcore = 0.426W

    该值非常接近我在发送给您的幻灯片中计算得出的值。

    可能略有不同取决于对数图的读数、显示了相对损耗。

    此致、

    Roberto

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    非常感谢 Roberto。  

    Anjana

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      您好、Roberto、  

    随附一些32A 系统测试屏幕截图。 这些快照会在系统损坏之前出现。 修复后、我将分享系统的进一步波形。  

    此外、您能否共享用于 PFC 扼流圈的磁芯数据表。 我无法找到相同的结果。

    谢谢、  

    Anjana

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    您好、Anjana、

    根据示波器的屏幕截图、PFC 级似乎无法正常工作。 正弦电流之上的尖峰不应出现。

    我一开始遇到了同样的问题、原因是 PFC 级的电流感应电阻过高。 请仔细检查。

    PFC 电感器:

    我通过使用来自 nkl 的两个并联内核实现了这一目的、器件型号为 CM400125 D0522-00。 一 个单芯的外径为40mm、厚度为15mm、因此当您将两个芯平行放置时、直径将相同、但厚度为30mm。

    我受伤了35圈单卷带铜线、直径为1.6mm (我在绕组前添加了隔离胶带;理论上没有必要、因为磁芯已经涂层、但它会增加隔离)。

    我尝试下载我使用的内核的数据表、但我找不到它。

    BTW 您可以在以下链接中查看来自 nkl 的产品:

    此致、

    Roberto

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    尊敬的 Roberto:  

    1) 1)好的、我明白了。 我使用了与 PMP8740版本 C 中相同的0.03欧姆电阻器3nos 并联。我对 PFC 级额定值的要求与 PMP8740 PFC 设计相同、因此我使用了原电路板。

    2) 2)我正在附加一些在24A 时加载的屏幕截图。 该电流波形是否正常?

    3)我在不组装 MOSFET Q1、Q2的情况下尝试检查 PFC 卡上的栅极脉冲、并通过将跳线置于 J6---> 在70VAC 时、我获得了 VCC_FB:11.8V、VCC_PFC:15V、VSENSE 引脚:2V 、但没有栅极脉冲(I 断开了 D1、D2、L1)

    谢谢、

    Anjana  

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    很抱歉、忘记附加24A 加载的快照

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    有关 PFC 扼流圈磁芯的信息  

    L=210uH、  

    匝数:35吨

    因此、AL=210000nH/(35x35)=171.43nH/T2

    您使用了2个内核、因此 AL=(171.43nH/T2)/2= 85.715nH/T2这是内核的 AL 值。 对吧?

    为此、我可以看到磁性55083内核、其中 u=60、al=81nH/T2。 正确吗? 或者我应该考虑 AL=171.43nH/T2吗?

    2) 2)我已随附数据表。 在您提到的那个部件中、CM400125显示了 AL=168nH/T2和 u=125。此外、Magnetic 的55254看起来与 CM400125等效。 我应该考虑哪一个?

     Anjana

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    您好、Anjana、

    您是对的:我使用的内核各有一个85.7nH/T2、因此总共为171.4nH/T2。

    您可以使用您找到的磁芯:55083。 这样、两个内核并行运行时、它将为162nH/T2。

    当使用36匝时、您得到210uH 电感器。

    关于您使用 lates 屏幕截图显示的电流的形状、我认为这是完美的!

    谢谢、

    Roberto