原创 高频机的第一个寒冬

2013-9-11 14:28 3100 20 35 分类: 消费电子

 

2012年我们生产了80台高频机,投放到市场。我们也不断的从客户那里得到反馈的信息,其中我们发到北方的机器夏天工作还好,但是一到冬天特别是白天,我们的机器就不工作了。查其原因发现原来北方的冬天特别是在乡镇市电普遍低于220V,有的甚至降到了110V。
 
这样就会出现问题:
 
一、我们机器里面供标准(参考市电AC 220V)电变压器是AC 21V,我们知道变压器特性(初级线圈扎数:次级线圈=输入电压:输出电压),所以当市电降到110V的时候,变压器次级输出约为10.5V。经过整流之后约为DC 15V,然而这个15V经过一个芯片式开关电源电路之后大约降到了11V附近,而我们的IGBT管为了保证每次都完全的导通和关断(电源在管子上的损耗最小,发热量最低),我们的开启电压为15V,关断电压为-5V(提高门限保证有效开关)。而市电降低(这里只讲降低,后面的博客会提到市电升高)之后,管子并不是每次都是有效的开启,我们知道线性电源中三级管相当于一个可调电阻,这里也是一样IGBT管没有完全导通时,电阻会变大,所以同样电流的情况下发热量也会变大;但是完全导通时电流变大发热量也不会有太大变化(P=i*i*R,可以看出导通电阻趋于0的时候,功率不会有太大变化,但是i也不是能无限增大,必须要在管子额定范围内,还跟温度环境有关,具体要看datasheet)。
 
二、当市电是AC 220V,我要求高频机输出4400W的功率,只要提供20A附近的电流就可以了。而现在市电降到了AC 110我要输出相同的功率电流会上升到40A附近,所以管子上面损耗的功率P=i*i*R可以看出跟电流的平方的关系。上面第一点我们也已经提到市电降低管子导通电阻变大,结合P=i*i*R可以得出一个结论:IGBT管子上面的发热量成电流的平方倍增加。
 
以上两点应证了我们的高频机在北方一到冬天就很容易坏了的问题。原来我们做高频的时候是按照南方的气候来设计的,在南方工厂里面的市电基本都是稳定在AC 220V不会有太大的浮动。(这个问题之后我第一次有了“需求来源生活,问题出自实际环境”的概念,因为每一个客户的环境不一样,问题也可能不一样,我不可能满足得了每一个客户的需求,如果老是要满足客户的需求我们将变得非常的被动,所以这段时间去了天津、唐山、还有广东周边的几个客户那里了解他们的环境和需求结合我们自身的实际情况和需求来把高频机做成通用化的产品。这些是后话)
 
为了解决冬天北方市电不足AC 220V的这个问题我们又改变了变压器,把原来输出21V换成了输出31V,以保证高频各部分足够的驱动电压,这样处理之后暂时(用暂时是因为,当时不知道一个产品随意乱改一个东西,可能会把之前的整个框架都会推翻)度过了这个寒冷的冬天。但是这样有给后面带来了很多的问题,请关注下一篇博客“牵一发而动全身,一个难熬的夏天”。 
 

文章评论15条评论)

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用户1665390 2013-11-6 11:29

扎实的基础+丰富的实践,你值得了解!

用户1514062 2013-9-14 22:42

对,当时候设计这个的时候没有确切的考虑到上下限!

用户1447201 2013-9-14 17:27

设计时就要将国内电网电压不稳的因素考虑进去,应采用宽电压输入电源方案,80-260V输入,输出能恒定在要求的电压范围。 如只是单纯将输出电压升高,当输入电压升高时,会造成成输出电压更高,会造成机器的损坏。 因此设计时要将高低输入电压输入时的参数调至合适值。

用户1514062 2013-9-14 14:44

对,前期对客户的实际情况不了解。

用户1227372 2013-9-13 16:29

是前期产品需求分析出了点问题!

用户1514062 2013-9-13 13:07

最早是考虑到了变压器比较稳定(只要线圈是纯铜的基本不会有问题),现在在搞第二代打算直接使用开关电源!

用户1514062 2013-9-13 13:01

原先变压器降压为21V的时候使用的是DC-DC芯片AP1501,后来升为31V的时候使用的DC-DC芯片是高压版本的LM2575.

用户1327305 2013-9-13 10:54

假如方案用错了,你只是单纯的将变压器升压肯定是有问题的,假如你是用的线性电源,那输入变大了,问题就大了,我为什么强调用开关(DC-DC)的方案,就是因为他可以很好的解决你遇到的问题,DC-DC最大的优点就是效率高,可以很好的解决宽范围的输入,和电源转换芯片发热的问题,建议你多了解点DC-DC的知识,不然就是鸡同鸭讲了。

用户1401897 2013-9-13 10:04

为什么不用开关电源

用户587112 2013-9-10 09:37

很赞成王久东的看法,何不降压整流之后通过一个DC-DC芯片控制电压稳定呢,其实这也不是很难解决的。就看你的思维了
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