細節決定成敗 自製150W短弧氙燈

2020-12-08 電子產品世界

150W的短弧氙燈？對了，本文就是說說這個電路怎麼做的！

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/201612/327540.htm

首先，燈的基本要求是恆流，空載電壓儘量高。考慮到功率比較大，反激電路可能吃不消，體積也會大，於是選擇了單管正激。

其次，電路上只考慮電流環即可。電壓是開環的，因此空載電壓等於輸入電壓除以匝數比，並且和佔空比無關算上漏感尖峰影響，實際測量輸入234VAC輸出空載100V直流。

另外，為了保證市電高時電容電壓的安全，選擇了160V的電容 這樣電壓有富餘。頻率折中選擇了50KHz，開關損耗不太大，磁芯也不用很大就能出功率。

下面是最終的電路圖。參數精確，有問號的元件實際沒有安裝。

成品就是這樣！

乍一看，這個電路似乎沒有什麼特別的地方。但是，細節決定了整個製作的成敗。下面對設計和製作時的疑問問題和解決方法進行討論：

1、輔助繞組採用正激還是反激的形式呢？

輔助繞組採用正激時 一般都用峰值整流 這樣佔空比只要大於0，輔助電源電壓就一直和前級的直流高壓成匝數比的關係。

輔助繞組採用反激時，電壓變化隨佔空比和負載變化很大，有可能出現不啟動的問題。

鑑於這裡輸入電壓為180-260V，輔助電壓變化就在13-20V IC和MOS都是可以接受的。實際結果也比較符合。但是比預計的還高一點，雖然也隨負載變動而變化，但是變化很小，基本不影響爭產工作。

PS: 如果採用了帶APFC的方案 就強烈推薦正激輔助供電 電壓應該會更穩定。

2、如何復位

正激的變壓器沒復位能力，需要被動的進行復位才能正常工作。

常見的方案有復位繞組復位、RCD復位、LCD復位、有源鉗位復位、諧振復位。

繞組復位會增加變壓器的複雜性，而且對變壓器的耐壓提出了更高的要求，並且佔空比不能大於50；

RCD復位比較簡單，佔空比還可以大於50，開關管電壓應力也比較低，但是所有的勵磁能量和漏感能量都被電阻消耗了，效率會差一點；

LCD復位比RCD稍微好，能做到基本無損吸收，把能量返回高壓電容，但是介紹的文章比較少，沒能深入了解；

有源鉗位需要專門的IC，雖然能做到最高效率，佔空比也能比50大，但是增加了成本和複雜性；

諧振復位增加了開關管的電壓或者電流應力，不考慮。

綜合，最終選擇了RCD復位，但是佔空比也沒有設計大於50。

3、變壓器要不要加氣息

正激變壓器理論上不需要儲能的，所以理論上不需要氣息。

剛開始的時候沒有氣息開環測試，開機時磁芯有吸合聲，但是加了300W負載運行很好，沒有任何聲音。

然後悲劇從閉環開始了，閉環後發現是能恆流而且精度也夠，但是變壓器在叫還發熱。

用示波器看波形發現是在斷續工作，於是想到了反饋環的問題（參見後面的問題4和5）。修復之後佔空比連續了，但是依然存在抖動的情況，變壓器還是發熱出聲。

是不是變壓器飽和了？看了取樣電阻上的波形更加確定了自己的觀點，雜亂的波形中依稀可以看到某些周期後面繞組電流急劇上升，分明是飽和的跡象。

於是，根據之前的經驗和直覺，我撕了塊紙，測有0.08mm厚，給磁芯左右各墊1個，加了個氣息。同時把C109從電解400V4.7uF換成圖上的CBB400V0.1uF。結果果斷不叫了，變壓器賊熱的問題也解決了。

後來猜測，變壓器初級有46mH電感，導致復位電流太小，加氣息能降低初級電感，還能減少剩磁，雖然復位電阻比原來還熱了點，但是變壓器能可靠工作是重點！

可見，增加氣息對提高變壓器的抗飽和能力有積極影響。

4、UC384x和電流模式的誤區

UC384x的第三腳是電流反饋腳。大家都知道能實現電流反饋來進行保護，實際上這個腳還擔當著更重要的作用，那就是PWM調製 其作用類似電壓模式PWM裡來自振蕩器的鋸齒波，而這一點被許多人忽略。

常常看到有人問為啥UC384x的3腳接地後佔空比一直為最大，1和2腳完全不能控制佔空比，現在應該可以理解了；3腳接地後，1和2腳控制的誤差放大器的輸出永遠大於3腳的電壓，也就不會有縮小佔空比的機會了。

因此，UC384x第3腳的波形關係到整個電源能否正常工作。

5、斜率補償補償的是什麼？為什麼要斜率補償？什麼時候需要補償？

這個估計很多初學者都聽說過，就是3-4腳之間的電容的作用，但是對這個名詞一知半解。

斜率補償補償補償的是UC384x第3腳的電壓變化斜率。

為什麼要補償？什麼時候需要補償？

當3腳斜率發生不足時就需要補償，因為3腳斜率太小會發生反饋電壓稍微變動就作出非常大的調整導致了抽風。

通常DCM的反激是不需要補償的，因為3腳的電壓斜率和初級電流斜率是正比的，應該是比較大的。

CCM的反激和正激（單/雙都算），甚至是CCM的Boost就需要了。因為在管子導通時電流初級電流變化小，雖然成因不一樣 但是表現形式類似，導致3腳變化斜率小就容易抽風，這時就需要斜率補償了。對於正激，斜率補償是必須的！

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