引用 三水合番:
之前忘记说了,4楼主要针对低电压(比如12V以下)……
之前提到充电宝是为了说明“低压下开关损耗不明显”,对于36~48V的应用,由于开关损耗的比例明显提高,软开关的优势的确很大。另外,同效率下,不是……
第一个问题:
上一楼的意思是,因为实验中zvs开关管的发热功率远没有150w之巨,可以反证zvs效率高于90%。
这其实是一种暂无准确测量实验数据下,根据已知条件推断出的结论。
因为有许多商业应用的zvs即使工作在KW功率,也可以使用小型散热片自然风冷为其散热的例子。
你可以多看一些视频,zvs的实验爱好者社区里很多,可以推断出很多有用的信息。
另一个重点是,针对你说的充电宝电路等比放大。得到一个功率巨大的东西。
确实没有问题,几MHz的升压电路方案现在比较多见。
其一般是集成开关管与控制电路一同封装,开关管的Cis较小,所以有引线短等优势。
并且很多工作在BCM模式,能够最大化利用磁芯的储能能力,来做到高功率密度。
拿BCM模式原理来分析,它在最理想的情况下是否能比得过ZVS?
BCM的工作原理是动态监测励磁电流上升的限点,来根据负载情况变频调节开关的反激电路。
永远工作在磁芯的第一象限,磁饱和强度为Bm。
BCM能最大化利用磁芯的临界饱和,来做到单位体积内的最大功率输出,它的缺点是峰值电流非常高,而铜损会较大。
而zvs的工作原理本质上是双管推挽正激,这意味着传递功率只受限于磁芯饱和。
而磁芯工作在一、三象限,磁饱和强度为2Bm。
另外zvs实际上能够允许漏感的存在,并依靠其工作,所以一般zvs的磁芯很难磁饱和,而是会最终受限于铜损无法接受,也就是说它能传递的功率会>>4倍,
所以即使工作于最佳状态的BCM,使用与zvs同样大小的磁芯,并且zvs还不开气隙“作弊”,受制于其本质工作原理,按同样工作在临界饱和状态,功率密度相比于zvs是充电宝电路的4倍。
第二个问题:
针对低电压下的比较,损耗的计算公式是不会随着高压低压的改变而改变的。
但是低压下,使用一些高门限电压的MOS管确实会降低效率,因为zvs不是完美的。
它依然遵照开关损耗规律,低压应用的时候,其实可以用一些Cis较小,开关门限电压较小的MOS。
这样能有效的提高效率,减小发热。
同样可以类比充电宝电路,既是使用最优秀的BCM模式,硬开关损耗依然不可避免的比软开关大。
关于这个实测规律嘛,个人前些年做过一些高压电磁阀升压电路在淘宝销售,使用TO-252封装的低压门限MOS,EFD25磁芯在100W输出连续工作2Min。整体不超过70°C。FR4 PCB板子大小约25*55mm,无任何散热片。靠表贴铜箔和基板散热。工作电压是7.4V。
这算不算实测数据,可以做一个反激和按我说的换管子做zvs对比一下,无论是功率密度还是效率。
(当然反激模式对电容充电应用有天然优势,这个不是本帖讨论 范围)
第三个问题:
至于实验实测数据,其实上面两个问题的解释已经从最佳工况解释了zvs的效率问题。
如果你觉得还是不够保险,完全可以做实验来论证。
但是设计实验的时候,要保证控制好以下变量:使用同型号开关管保证 Cis Vthd Ron Ton/off四个因素,使用同样大小磁芯,气隙大小一致。输出负载一致。输入电源功率容量一致。
不然测出来的结果也没有参考性和“正规性”,这其实也是我为什么强调可以先理论分析的原因。
其实很多定性问题,比如充电宝电路和zvs电路这两种电路结构的效率谁高谁低这类问题,是可以通过理论分析界定一个准确的最小边界来解决的,不是所有问题都需要大动干戈来实测。
当然其中第一个问题的论据其实也是基于爱好者社区大量的实测经验已知得出的一个界定值,其实就具体到楼主这个电路来说,无线供电谐振磁耦合接受,zvs电路是最适合的,这种类型的zvs电路,能做到上MHz,传输上百w的功率,关键词google找:wireless enegry circuit & ZVS。
充电宝的电路方案可以去TI和FL等官网找一下类似方案,看最大功率是多少,就明白了。
这类BCM应用于百W级别以下的功率还凑合,再做大,磁芯大小和开关管发热就无法接受了。
低压小功率高效升压,才是充电宝电路真正的用武之地。
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