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原邊反饋電流模式LLC

  開關(guān)電源很像汽車當(dāng)中的變速器都起著能量變換的作用,而LLC電源又像變速器中的渦輪液力變矩器,有小范圍的調(diào)壓能力效率也較高。LLC電路之所以不能寬范圍的工作應(yīng)當(dāng)是控制環(huán)路不好設(shè)計,如果不考慮勵磁電感l(wèi)m的無功損耗的話那么LLC電路在哪種模式下的效率都要比硬開關(guān)的高。

  LLC電路除了調(diào)壓范圍不夠?qū)捦鈩討B(tài)響應(yīng)可能也不理想,看LLC的應(yīng)用多是在照明、液晶電視等負(fù)載不怎么變化的場合,這個應(yīng)當(dāng)也是反饋環(huán)路不好設(shè)計造成的(對LLC電路了解不多,不知上述看法是否正確)。偶然找到一種跟硬開關(guān)相仿的原邊反饋電流模式LLC控制法,先上幾個仿真圖看下效果。

原理圖

                                                          圖1 LLC電路仿真原理圖

仿真中的各元件參數(shù)如圖1所示。

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2016-01-10 20:04

首先仿的是滿載下的波形,輸入電壓峰值410V頻率400Hz(加快仿真),輸入電容25u在VCC上可以得到峰值100V的紋波,輸出電容5u(開關(guān)紋波大些可減小自激震蕩)輸出電壓40V左右,負(fù)載2歐姆輸出功率800W左右。

                                                               圖2 滿載波形

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2016-01-10 20:25

負(fù)載從100歐姆線性變化到2歐姆既輕載到滿載,功率1.6W-800W變化的仿真結(jié)果如下

                                                           圖3 負(fù)載從100-2歐姆線性變化波形

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2016-01-10 20:29
@boy59
負(fù)載從100歐姆線性變化到2歐姆既輕載到滿載,功率1.6W-800W變化的仿真結(jié)果如下[圖片]                              圖3 負(fù)載從100-2歐姆線性變化波形

負(fù)載突變的動態(tài)仿真,從10歐姆-2歐姆-100歐姆變化的仿真結(jié)果如下

                                                         圖4 負(fù)載突變仿真波形

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2016-01-10 23:14
@boy59
負(fù)載突變的動態(tài)仿真,從10歐姆-2歐姆-100歐姆變化的仿真結(jié)果如下[圖片]                             圖4 負(fù)載突變仿真波形

輸入電壓設(shè)置為360±25V,輸出設(shè)置為50V用來觀察LLC電路特有的特征波形。

                                                                 圖5 特征波形

                                                   圖6 局部放大的特征波形

圖6中1ms和7.5ms附近輸入電壓為高電壓,2.5ms和9ms附近輸入電壓為低電壓,5.2ms電路剛達(dá)到諧振狀態(tài),圖中的波形體現(xiàn)了LLC電路在不同工況下的電流特性。

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2016-01-11 09:06
@boy59
輸入電壓設(shè)置為360±25V,輸出設(shè)置為50V用來觀察LLC電路特有的特征波形。[圖片]                                 圖5 特征波形[圖片]                          圖6 局部放大的特征波形圖6中1ms和7.5ms附近輸入電壓為高電壓,2.5ms和9ms附近輸入電壓為低電壓,5.2ms電路剛達(dá)到諧振狀態(tài),圖中的波形體現(xiàn)了LLC電路在不同工況下的電流特性。
好帖,期待更新.
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2016-01-11 09:26

這種控制方法有兩個特點(diǎn)一個是原邊反饋一個是電流模式,原邊反饋因受線損、變壓器漏感及元件參數(shù)漂移等的影響精度達(dá)不到很高,在實(shí)際應(yīng)用中還是要接入次邊反饋的。這里的原邊反饋可以看成是給LLC電路增加一個電路從而改變其控制特性,反饋環(huán)路中沒有電容的參與響應(yīng)速度較快的,再加上外接的次邊反饋,總的響應(yīng)速度不低于硬開關(guān)電路。

電流模式預(yù)計有兩個好處,其一可以控制峰值電流就如同硬開關(guān)中的限流,實(shí)現(xiàn)短路保護(hù)也能抑制開機(jī)浪涌電流。 其二可解決LLC電路的不對稱問題,電感電流發(fā)生雙向變化的電路中都存在不對稱問題比如全橋硬開關(guān)中的磁偏問題,通過對電流的控制這個問題好像并不難解決。

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2016-01-11 09:33
@qinzutaim
[圖片]好帖,期待更新.
 
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xiezhen
LV.7
9
2016-01-13 12:00
@boy59
這種控制方法有兩個特點(diǎn)一個是原邊反饋一個是電流模式,原邊反饋因受線損、變壓器漏感及元件參數(shù)漂移等的影響精度達(dá)不到很高,在實(shí)際應(yīng)用中還是要接入次邊反饋的。這里的原邊反饋可以看成是給LLC電路增加一個電路從而改變其控制特性,反饋環(huán)路中沒有電容的參與響應(yīng)速度較快的,再加上外接的次邊反饋,總的響應(yīng)速度不低于硬開關(guān)電路。電流模式預(yù)計有兩個好處,其一可以控制峰值電流就如同硬開關(guān)中的限流,實(shí)現(xiàn)短路保護(hù)也能抑制開機(jī)浪涌電流。其二可解決LLC電路的不對稱問題,電感電流發(fā)生雙向變化的電路中都存在不對稱問題比如全橋硬開關(guān)中的磁偏問題,通過對電流的控制這個問題好像并不難解決。

由于LLC諧振變換器的非線性更強(qiáng),慣性更大,因此采用所謂“電流模式”是合理的。我們在十年前就采用了所稱的“電流模式”控制,不過我們更準(zhǔn)確的稱作“非線性控制”模式,即帶有前饋補(bǔ)償控制功能的LLC變換器技術(shù),在09年取得發(fā)明專利,石家莊的公司采用類似技術(shù)更早些(十五年前),雖然我們技術(shù)不完全相同,但是基本理念相同,即用瞬時(半周期)波形變化同步于輸出頻率。利用這一技術(shù),開發(fā)出幾十瓦至數(shù)百千瓦的LLC變換器穩(wěn)定性、可靠性、動態(tài)性均很好,產(chǎn)品早就大批量上市N多年了。

  近期才有安森美、仙童推出類似芯片,我們正在觀察其進(jìn)展,也許好機(jī)會來啦!

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2016-01-14 10:26
@xiezhen
由于LLC諧振變換器的非線性更強(qiáng),慣性更大,因此采用所謂“電流模式”是合理的。我們在十年前就采用了所稱的“電流模式”控制,不過我們更準(zhǔn)確的稱作“非線性控制”模式,即帶有前饋補(bǔ)償控制功能的LLC變換器技術(shù),在09年取得發(fā)明專利,石家莊的公司采用類似技術(shù)更早些(十五年前),雖然我們技術(shù)不完全相同,但是基本理念相同,即用瞬時(半周期)波形變化同步于輸出頻率。利用這一技術(shù),開發(fā)出幾十瓦至數(shù)百千瓦的LLC變換器穩(wěn)定性、可靠性、動態(tài)性均很好,產(chǎn)品早就大批量上市N多年了。 近期才有安森美、仙童推出類似芯片,我們正在觀察其進(jìn)展,也許好機(jī)會來啦!

機(jī)會都是給有準(zhǔn)備的人。LLC電路確實(shí)很不好控制其增益公式都出現(xiàn)了四次方,想用電路來實(shí)現(xiàn)這個方程難道很大,還是在環(huán)路控制上下功夫比較現(xiàn)實(shí)。

或許有一天能研發(fā)出專業(yè)的高速運(yùn)算控制器,通個求解計算電路特性方程來控制電路,到那時電路的控制就容易多了。

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ruohan
LV.9
11
2016-01-15 15:41
@boy59
[圖片]機(jī)會都是給有準(zhǔn)備的人。LLC電路確實(shí)很不好控制其增益公式都出現(xiàn)了四次方,想用電路來實(shí)現(xiàn)這個方程難道很大,還是在環(huán)路控制上下功夫比較現(xiàn)實(shí)?;蛟S有一天能研發(fā)出專業(yè)的高速運(yùn)算控制器,通個求解計算電路特性方程來控制電路,到那時電路的控制就容易多了。

LLC 能不能工作在第一諧振點(diǎn)左邊,,就是LM和CR構(gòu)成的那個諧振點(diǎn),,

以前說不能,那個不是ZVS區(qū),是為什么啊,,,

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2016-01-16 12:26
@ruohan
LLC能不能工作在第一諧振點(diǎn)左邊,,就是LM和CR構(gòu)成的那個諧振點(diǎn),,以前說不能,那個不是ZVS區(qū),是為什么啊,,,
應(yīng)當(dāng)是可以不過得保證工作頻率始終低于這個第一諧振點(diǎn),否則電路一會正反饋一會負(fù)反饋的無法控制。
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