请教：典型非隔离半桥结构电源如何进一步提高效率

MYQQ2021

在电源方面从没做过任何成熟产品，主要是带学生做电赛、开放实验等涉及电源方面的题目。上面这个非隔离半桥结构是用的非常多的，能降压，能升压（高压端的电容未画出），能逆变（还需要一组，同时需要调整LC的值），但效率一直偏低，只有93%左右（不管是升压还是降压或者逆变，基本都是这个值），这还不包括辅助电源的功率，现在电赛题目普遍要求在95%以上，现在的题目基本一级电路很难实现，需要两级，那对每级的效率要求就很苛刻了，我具体描述一下
1、        输入输出电容DC/DC基本都是1000uF+104，电感使用的220uH或330uH磁环电感；DC/AC电容使用4.7uF的CBB电容，电感使用2mH磁环电感。虽然找本书，或网上搜，甚至在咱们论坛里能找到需要的电感电容的计算方法，实际从没认真算过，电容就是在某论坛买的，电感有某论坛的，也有淘宝上“东莞海洋电子”的。负载电流不超过3A，电感一般使用5-12A的。
2、        主控一般使用STC的处理器，DC/DC的PWM频率20k-40k都试过，效率变化不大；DC/AC的载波频率一般是20k-。
3、        布线方面基本都是按照电流流向，从左到右、从上到下、就近，主电流路径有加粗，一般至少40mil，PCB就是嘉立创的，全是普通工艺。
4、        MOS用的最多的是STP80N70，TO220封装的，典型参数是8.2mΩ，虽然各极间电容也很重要，我自己没太关注，管子和驱动芯片都是某商城买的
请教，还有哪些软硬件方面的措施，能够明显提高效率的？谢谢

PowerAnts

这种非隔离的3倍变比效率96~97.5%，10A用dpak或5*6就好了

xly

这种硬开关能达到93% 效率已经很高了。 有些谐振软开关都不一定能达到全负载93%。
还有就是那个死区可以调大点，然后在Q2上并一个快恢复二极管试试。

MYQQ2021

PowerAnts 发表于 2024-3-1 11:01
这种非隔离的3倍变比效率96~97.5%，10A用dpak或5*6就好了
(引用自2楼)

谢谢，意思是dpak或5*6的比TO220的在效率方面会有优势？

MYQQ2021

xly 发表于 2024-3-1 11:03
这种硬开关能达到93% 效率已经很高了。 有些谐振软开关都不一定能达到全负载93%。
还有就是那个死区可以调 ...
(引用自3楼)

谢谢，下次我试试

rainbow

xly 发表于 2024-3-1 11:03
这种硬开关能达到93% 效率已经很高了。 有些谐振软开关都不一定能达到全负载93%。
还有就是那个死区可以调 ...
(引用自3楼)

我们有个同步的DC/DC，12V/10A，效率也就92%（96V输入），94%（36V输入）。

MYQQ2021

rainbow 发表于 2024-3-1 11:31
我们有个同步的DC/DC，12V/10A，效率也就92%（96V输入），94%（36V输入）。
(引用自6楼)

你们是产品呀，我们是试验品，不计成本的，哈哈

PowerAnts

rainbow 发表于 2024-3-1 11:31
我们有个同步的DC/DC，12V/10A，效率也就92%（96V输入），94%（36V输入）。
(引用自6楼)

8倍92%差不多了，3倍还是差不少，别小看这2-3%，同等热压力功率相差近1倍

PowerAnts

MYQQ2021 发表于 2024-3-1 11:20
谢谢，意思是dpak或5*6的比TO220的在效率方面会有优势？
(引用自4楼)

器件效率方面优势不大，尺寸和布线损耗会有优势

Elex

MYQQ2021 发表于 2024-3-1 11:32
你们是产品呀，我们是试验品，不计成本的，哈哈
(引用自7楼)

不计成本的话可以试下用电源IC来控制氮化镓功率管
只看你的方案的话，感觉IR2104的驱动能力小了，MOSFET除了选择Ron小的参数外，Qg等参数也要考虑的
不过撇开功率、输入输出电压等要求谈效率可能都是白搭的，楼主应该说明一下要求的功率、电压是多少，如果功率很小，系统耗电占比都不少了。

MYQQ2021

Elex 发表于 2024-3-2 02:03
不计成本的话可以试下用电源IC来控制氮化镓功率管
只看你的方案的话，感觉IR2104的驱动能力小 ...
(引用自10楼)

谢谢，带学生竞赛或者开放实验一类的，要考虑输出可调的问题，还有按键输入、LCD显示等等，用集成IC不是很方便
IR2104用起来很方便，用过IR2110，效果略好一些（不明显），由于一直用的STC做主控，近两年出的型号才支持互补对称输出（能设置死区），之前的型号都是单端输出的，2110没法用（没有死区），且2110引脚比2104多太多了（价格是次要的，哈哈），每届电赛都会出优秀作品论文集，几乎也都是用的2104，这也是我们参考的重要源，IR2104死区典型值是520nS，这个我觉得是没问题的，国产EG2104是100nS，在我们使用的电压范围内我觉得也没有问题，但如果母线电压超过100V，我觉得100nS有点短了。说到驱动能力，顺便请教一下，上面图中的10Ω电阻，我其实一直使用的是22Ω的，阴差阳错，几年前买了一盘22Ω的电阻，就我这个用法，到我拿不到电烙铁这盘电阻也用不完，所以就一直用它了，如果换成10Ω的，是不是能提高一点驱动能力？
电压、功率这些参数我确实忘了说了，我们一般是在24V降12V（2A-3A）或者12V升24V（1A-2A）测试
就我们这档次的学校，公立二本吧，我就是一个大菜鸟带一群小菜鸟，想要学生超过老师几乎不现实；学生从网上买个stm32的板子，跑个例程好像很牛的样子，真上阵的时候没有一个能打的，现在的学生照着例程可以搞图像识别，给个运放却一脸懵逼

Elex

MYQQ2021 发表于 2024-3-2 10:30
谢谢，带学生竞赛或者开放实验一类的，要考虑输出可调的问题，还有按键输入、LCD显示等等，用集成IC不是 ...
(引用自11楼)

这样的功率级别电路本身基本损耗影响不大。
可以尝试一下：
1，找到合适的电感，不一定余量太多，太大的话阻抗大损耗也大。
2，D3/D4用4148可能电流不够，试下大些电流的二极管。
3，自举电容C1可以增大一点，使得很小PWM时上臂也能获得足够高、足够时长的驱动电压。

xly

rainbow 发表于 2024-3-1 11:31
我们有个同步的DC/DC，12V/10A，效率也就92%（96V输入），94%（36V输入）。
(引用自6楼)

其实这些年电源搞来搞去，就是为了那百分之一二。
不过话说回来现在功率越搞越大，1%也很可观了。
不过话又说回来，超大功率谁搞单机啊。

MYQQ2021

Elex 发表于 2024-3-2 16:26
这样的功率级别电路本身基本损耗影响不大。
可以尝试一下：
1，找到合适的电感，不一定余量太多，太大的 ...
(引用自12楼)

谢谢，一一记录在案