buck电路PK三级电路 成本优势评判

发布时间:2016-4-6 10:29    发布者:designapp
关键词: 三级电路 , buck
对于buck电路的成本,很多人认为与三级电路相比其优势并不明显。但实际上,从性能、尺寸、可靠性上来说,buck电路都要优于三级电路。纠结于成本问题的设计者有可能是因为实践机会较少,对成本的了解不够深刻,所以出现了高估的现象。另一方面,一旦多家企业都开始产出,就必定将对电路进行优化,到时成本将不再是问题。下面就来对双buck电路的成本问题进行讨论。

就性能而言,三级电路与双BUCK是不在一个层面的。但三级电路控制非常简单,容易理解,不像双BUCK电路控制复杂精确。三级电路采用的MOS功率器件太多,影响大批量的可靠性,这是其一,其二是传统BUCK电路的缺点,无论哪种工作模式,均没有双BUCK的性能优秀。这是导致效率不高的原因之一。多数人都知道。其三是三级电路的工作特性,导致其干扰会比两级的大。

以70W的HID镇流器方案为例,有高频的,有三级全桥低频通用方案,还有两级半桥双BUCK方案,均以设计成功。其中,想说说低频方案的两级和三级最主要的特点:两级半桥双BUCK方案:成本上来说并不比三级便宜。但在性能上要比三级要好一些,如:输出波形、温升、效率等。但双BUCK的控制较复杂,参数调试麻烦,互相牵制,调试之初稍有不慎,就会爆响,不过一旦参数调试OK后,便能可靠运行。至于恒功率控制精度及MCU整体控制和三级差不多,都是采用恒流方式来达到恒功率。三级全桥低频通用方案:电路结构清晰,易懂,各部分独立运作,便于调试,元件通用性强,便于采购。可以采用谐振点火,相对于两级来说,可以省去点火MOSFETIGBT。为了避免产品同质化,突出其差异化,现主要生产两级半桥双BUCK结构的金卤灯电子镇流器,相信随着产量的提升,元器件成本就会有一定幅度的下降,到时将会比三级全桥结构更有优势。

三级的效率其实不是问题。调试得当 91是没太大问题的。可问题不在效率这里。换向铝电解的问题,的确是个问题,不然CCI也不会出如此复杂的波形来控制。但这个问题,根本上来说,是可解决的,只是控制电路复杂一些而已。三级电路如果降压为母线端,则需要高压驱动,驱动麻烦。当然这样的结果是取样方便。如果在地端,则取样不便。全桥不可控状态。

论成本,半桥两级和全桥三级难分谁高谁低。论性能,难分孰优孰劣,各有所长各有所短。关键是看谁能吃透原理,把控好工艺,这样才能做出稳定可靠的产品,现在金卤灯镇流器行业因其技术门槛高的原因,价格并不作为主要因素考虑,绝大多数还停留在抄袭的层次,更谈不上深刻理解甚至改进提高的层次虽然有但是极少。

下面就把它还原成实际应用的两个拓扑。
  

  


在图2中,为了防止Q1Q2瞬间同时导通(即死区)造成“天地通”,特加多一个电感,即使Q1Q2短时间同时导通,因电流不会突变,在三两个微秒内,不致伤害。
  


在图3中,在充分评估了自己对死区时间把控的信心后,只用了一个电感;但Q1Q2体内都寄生着一个二极管,并且是慢恢复的,这样会令并联的D3D4不起作用,拖慢速度,发热。所以串联了D1D2低导通电压的肖特基二极管,让D3D4分别在自己的相区时段里单独起续流作用。

可以看到,C1C2C3的关系是并联的,为什么?因为CA、CB远远比它们大,在高频脉冲电流状态下C1C2C3相当于并联。

再讲时序,当换相,如:Q1停,轮到Q2工作的瞬间,当Q2开,此时L2上的压降是200V(VA)+VL,慢慢过渡到200V(VA)-VL。这个瞬间给C2放电的电流并不经过电流采样电阻,随电功率大,C2容量也大,小功率时可以靠Q2硬撑,大功率时,几十安的冲击电流如何能撑?在这种拓扑里,为了兼顾电流采样的有效性C3远远小于C1C2。

双buck的成本有独到的见解,并将其与三级电路之间进行了对比分析。最后通过实例的方式为大家进一步分析了其中的不同,希望大家在阅读过本篇文章之后能够有所收获。
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