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原边反馈电流模式LLC

  开关电源很像汽车当中的变速器都起着能量变换的作用,而LLC电源又像变速器中的涡轮液力变矩器,有小范围的调压能力效率也较高。LLC电路之所以不能宽范围的工作应当是控制环路不好设计,如果不考虑励磁电感lm的无功损耗的话那么LLC电路在哪种模式下的效率都要比硬开关的高。

  LLC电路除了调压范围不够宽外动态响应可能也不理想,看LLC的应用多是在照明、液晶电视等负载不怎么变化的场合,这个应当也是反馈环路不好设计造成的(对LLC电路了解不多,不知上述看法是否正确)。偶然找到一种跟硬开关相仿的原边反馈电流模式LLC控制法,先上几个仿真图看下效果。

                                                          图1 LLC电路仿真原理图

仿真中的各元件参数如图1所示。

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2016-01-10 20:04

首先仿的是满载下的波形,输入电压峰值410V频率400Hz(加快仿真),输入电容25u在VCC上可以得到峰值100V的纹波,输出电容5u(开关纹波大些可减小自激震荡)输出电压40V左右,负载2欧姆输出功率800W左右。

                                                               图2 满载波形

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2016-01-10 20:25

负载从100欧姆线性变化到2欧姆既轻载到满载,功率1.6W-800W变化的仿真结果如下

                                                           图3 负载从100-2欧姆线性变化波形

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2016-01-10 20:29
@boy59
负载从100欧姆线性变化到2欧姆既轻载到满载,功率1.6W-800W变化的仿真结果如下[图片]                              图3 负载从100-2欧姆线性变化波形

负载突变的动态仿真,从10欧姆-2欧姆-100欧姆变化的仿真结果如下

                                                         图4 负载突变仿真波形

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2016-01-10 23:14
@boy59
负载突变的动态仿真,从10欧姆-2欧姆-100欧姆变化的仿真结果如下[图片]                             图4 负载突变仿真波形

输入电压设置为360±25V,输出设置为50V用来观察LLC电路特有的特征波形。

                                                                 图5 特征波形

                                                   图6 局部放大的特征波形

图6中1ms和7.5ms附近输入电压为高电压,2.5ms和9ms附近输入电压为低电压,5.2ms电路刚达到谐振状态,图中的波形体现了LLC电路在不同工况下的电流特性。

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2016-01-11 09:06
@boy59
输入电压设置为360±25V,输出设置为50V用来观察LLC电路特有的特征波形。[图片]                                 图5 特征波形[图片]                          图6 局部放大的特征波形图6中1ms和7.5ms附近输入电压为高电压,2.5ms和9ms附近输入电压为低电压,5.2ms电路刚达到谐振状态,图中的波形体现了LLC电路在不同工况下的电流特性。
好帖,期待更新.
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2016-01-11 09:26

这种控制方法有两个特点一个是原边反馈一个是电流模式,原边反馈因受线损、变压器漏感及元件参数漂移等的影响精度达不到很高,在实际应用中还是要接入次边反馈的。这里的原边反馈可以看成是给LLC电路增加一个电路从而改变其控制特性,反馈环路中没有电容的参与响应速度较快的,再加上外接的次边反馈,总的响应速度不低于硬开关电路。

电流模式预计有两个好处,其一可以控制峰值电流就如同硬开关中的限流,实现短路保护也能抑制开机浪涌电流。 其二可解决LLC电路的不对称问题,电感电流发生双向变化的电路中都存在不对称问题比如全桥硬开关中的磁偏问题,通过对电流的控制这个问题好像并不难解决。

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2016-01-11 09:33
@qinzutaim
[图片]好帖,期待更新.
 
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xiezhen
LV.7
9
2016-01-13 12:00
@boy59
这种控制方法有两个特点一个是原边反馈一个是电流模式,原边反馈因受线损、变压器漏感及元件参数漂移等的影响精度达不到很高,在实际应用中还是要接入次边反馈的。这里的原边反馈可以看成是给LLC电路增加一个电路从而改变其控制特性,反馈环路中没有电容的参与响应速度较快的,再加上外接的次边反馈,总的响应速度不低于硬开关电路。电流模式预计有两个好处,其一可以控制峰值电流就如同硬开关中的限流,实现短路保护也能抑制开机浪涌电流。其二可解决LLC电路的不对称问题,电感电流发生双向变化的电路中都存在不对称问题比如全桥硬开关中的磁偏问题,通过对电流的控制这个问题好像并不难解决。

由于LLC谐振变换器的非线性更强,惯性更大,因此采用所谓“电流模式”是合理的。我们在十年前就采用了所称的“电流模式”控制,不过我们更准确的称作“非线性控制”模式,即带有前馈补偿控制功能的LLC变换器技术,在09年取得发明专利,石家庄的公司采用类似技术更早些(十五年前),虽然我们技术不完全相同,但是基本理念相同,即用瞬时(半周期)波形变化同步于输出频率。利用这一技术,开发出几十瓦至数百千瓦的LLC变换器稳定性、可靠性、动态性均很好,产品早就大批量上市N多年了。

  近期才有安森美、仙童推出类似芯片,我们正在观察其进展,也许好机会来啦!

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2016-01-14 10:26
@xiezhen
由于LLC谐振变换器的非线性更强,惯性更大,因此采用所谓“电流模式”是合理的。我们在十年前就采用了所称的“电流模式”控制,不过我们更准确的称作“非线性控制”模式,即带有前馈补偿控制功能的LLC变换器技术,在09年取得发明专利,石家庄的公司采用类似技术更早些(十五年前),虽然我们技术不完全相同,但是基本理念相同,即用瞬时(半周期)波形变化同步于输出频率。利用这一技术,开发出几十瓦至数百千瓦的LLC变换器稳定性、可靠性、动态性均很好,产品早就大批量上市N多年了。 近期才有安森美、仙童推出类似芯片,我们正在观察其进展,也许好机会来啦!

机会都是给有准备的人。LLC电路确实很不好控制其增益公式都出现了四次方,想用电路来实现这个方程难道很大,还是在环路控制上下功夫比较现实。

或许有一天能研发出专业的高速运算控制器,通个求解计算电路特性方程来控制电路,到那时电路的控制就容易多了。

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ruohan
LV.9
11
2016-01-15 15:41
@boy59
[图片]机会都是给有准备的人。LLC电路确实很不好控制其增益公式都出现了四次方,想用电路来实现这个方程难道很大,还是在环路控制上下功夫比较现实。或许有一天能研发出专业的高速运算控制器,通个求解计算电路特性方程来控制电路,到那时电路的控制就容易多了。

LLC 能不能工作在第一谐振点左边,,就是LM和CR构成的那个谐振点,,

以前说不能,那个不是ZVS区,是为什么啊,,,

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2016-01-16 12:26
@ruohan
LLC能不能工作在第一谐振点左边,,就是LM和CR构成的那个谐振点,,以前说不能,那个不是ZVS区,是为什么啊,,,
应当是可以不过得保证工作频率始终低于这个第一谐振点,否则电路一会正反馈一会负反馈的无法控制。
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