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  LLC电路波形可认为是由分段的三角函数(正弦波)拼接而成所以较难得出解析解,一般常用的是基波分析法(FHA)这种方法当开关频率偏离谐振频率后误差较大,另外可以利用仿真法获得较准确的LLC直流增益曲线,不过此法耗时多、不直观且不是很便捷。

  LLC电路如果将开关频率归一化处理后相同的k和Q条件下直流增益曲线是固定的,因而可以采用穷其解的方法将所有的k、Q都列解出来形成一个归一化的LLC直流增益表,设计的时候采用选表及查表即可方法简单快捷(数据来自于仿真,k=Lm/Lr,Q=ωr*Lr/Ro)。

                                 图1 LLC电路直流增益表

直流增益曲线及原始数据都整理在Excel中,下载链接:

LLC直流增益表.rar

Mathcad直流增益表及参数计算下载链接:

LLC直流增益表Mathcad.rar

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2021-04-10 18:45

LLC直流增益表范围从k=3k=10Q0.11.5,列举如下:

                                                 表1-1 k=3

                                                 表1-2 k=4

                                                 表1-3 k=5

                                                 表1-4 k=6

                                                  表1-5 k=7

                                                表1-6 k=8

                                               表1-7 k=10

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兰波
LV.8
3
2021-04-10 19:40
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2021-04-10 21:42
@兰波
 谢兰总鼓励!
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2021-04-11 00:02
谢谢版主分享!
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2021-04-12 09:26
@boy59
LLC直流增益表范围从k=3到k=10,Q从0.1到1.5,列举如下:[图片]                                     表1-1k=3[图片]                                     表1-2k=4[图片]                                      表1-3k=5[图片]                                      表1-4k=6[图片]                                       表1-5k=7[图片]                                      表1-6k=8[图片]                                     表1-7k=10
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znz23456
LV.2
7
2021-04-12 13:20
@boy59
[图片] 谢兰总鼓励!

感谢分享,版主能发个MATHCAD的不?

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taoxiao01
LV.2
8
2021-04-12 14:35
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孟子
LV.1
9
2021-04-12 16:16
@taoxiao01

如何使用呀?请说明

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2021-04-12 16:52
@znz23456
感谢分享,版主能发个MATHCAD的不?
已上传在1楼
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2021-04-12 16:54
@孟子
如何使用呀?请说明
1楼上传了Mathcad文件,详细的使用方法还需要整理一下。
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2021-04-14 10:52
@boy59
1楼上传了Mathcad文件,详细的使用方法还需要整理一下。
期待Mathcad文件,我们大家都学习一下
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2021-04-14 16:37

简单介绍下LLC直流增益表的使用方法,主要针对可变输入恒定输出及恒定输入可变输出这两种应用场合。

一、输入可变输出恒定的查表设计法

1、  给出设计参数

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2021-04-14 16:39
@boy59
简单介绍下LLC直流增益表的使用方法,主要针对可变输入恒定输出及恒定输入可变输出这两种应用场合。一、输入可变输出恒定的查表设计法1、 给出设计参数[图片]

2、  根据设计参数设置归一化的边界条件


首先设置最大增益G1,其值影响最小增益G2及反射电压Vor,当增益>1时为升压模式增益<1时为降压模式,一般将G2设置为略低于10.9~1)让LLC电路工作在升、降压区间这样有机会工作在谐振点上(谐振点处频率为1,增益为1)。

其次设置最小开关频率f1,其值影响最高开关频率f2及谐振频率fr,一般由控制芯片决定。设置好边界条件后可以得到下面这张图:


                                       2 归一化边界线

导入直流增益表后,不与图2中的两条竖粗实线相交的Q曲线为符合条件的曲线。

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2021-04-14 16:58
@boy59
2、 根据设计参数设置归一化的边界条件[图片]首先设置最大增益G1,其值影响最小增益G2及反射电压Vor,当增益>1时为升压模式增益

3、  根据边界条件选k值表


                                                      3 k=6k=3的直流增益表

  分别导入k=3k=6两个直流增益表,上左图所示取k=6的增益表频率范围及增益范围都比较适合当前的参数要求,上右图所示k=3的增益表更适合宽输入范围的应用。用k=3直流增益表也可以完成设计,但除了对效率有一定影响外由于高的dG/df会导致环路特性不佳带来电路难控制等问题。

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2021-04-14 17:01
@boy59
3、 根据边界条件选k值表[图片]                                      图3k=6及k=3的直流增益表 分别导入k=3和k=6两个直流增益表,上左图所示取k=6的增益表频率范围及增益范围都比较适合当前的参数要求,上右图所示k=3的增益表更适合宽输入范围的应用。用k=3直流增益表也可以完成设计,但除了对效率有一定影响外由于高的dG/df会导致环路特性不佳带来电路难控制等问题。

4、  Q值的选取


                          4 容性、感性分界线

常规控制手段要求被控特性曲线为单调曲线,上图4的红色曲线是由各顶点组成也定义为感性、容性分界线,应用中要取顶点小于最小开关频率的Q曲线,如图3左图中Q<0.7之上的曲线都满足设计要求。

非常规控制手段可以忽略单调性问题,比如光伏应用中的Mppt控制器锁顶点策略,借鉴此原理可以判断出增益曲线为上升还是下降进而自动改变控制器的控制方向。

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2021-04-14 17:11
@boy59
4、 Q值的选取[图片]                         图4容性、感性分界线常规控制手段要求被控特性曲线为单调曲线,上图4的红色曲线是由各顶点组成也定义为感性、容性分界线,应用中要取顶点小于最小开关频率的Q曲线,如图3左图中Q

二、输入恒定输出可变的查表设计方法

与之前的输出恒定相比输入恒定输出可变的设计只在第一步有所不同,因为输出可变所以产生最大和最小两个反射电压VorMax=2*N*VoMaxVorMin=2*N*VoMin,把最大反射电压VorMax看做VinMax把最小反射电压VorMin看做VinMin,而输入电压Vin看做反射电压2*Vor剩下步骤与恒压输出法相似。

至此已初步完成了对LLC电路的设计,但满足设计要求的Q值有很多(Q<0.7),如何选择最优值(包括k值的最优选择)?

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2021-04-16 08:55
@boy59
二、输入恒定输出可变的查表设计方法与之前的输出恒定相比输入恒定输出可变的设计只在第一步有所不同,因为输出可变所以产生最大和最小两个反射电压VorMax=2*N*VoMax和VorMin=2*N*VoMin,把最大反射电压VorMax看做VinMax把最小反射电压VorMin看做VinMin,而输入电压Vin看做反射电压2*Vor剩下步骤与恒压输出法相似。至此已初步完成了对LLC电路的设计,但满足设计要求的Q值有很多(Q

这里用Mathcad写了一段时域仿真代码,目前可以直接通过时域波形来进行判断,代码如下:


列举两个设计实例:

1k=6Q=0.6的设计实例

相应的电路参数自动计算如下:


                      5-1 k=6Q=0.6电路参数

此参数下的时域波形:


                       5-2 k=6Q=0.6时域波形

2、  k=6Q=0.3的设计实例

相应的电路参数自动计算如下:


                         6-1 k=6Q=0.3电路参数

此参数下的时域波形:


                        6-2 k=6Q=0.3时域波形

通过对比图6-1和图6-2可知Q值越小谐振腔应力越小(谐振电容、电感的耐压要求降低),但励磁电流越大(环流越大)无功功率高影响效率反之亦然,如何做最优选择还需要根据实际情况进行折中。

本例设置的输出功率为300W,当功率不同时波形也会改变,通过仿真虽能验证但还不够直观,后续准备对输出功率也做归一化处理力争能在不使用时域仿真的情况下实现一种快速且直观的优化设计法。

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lkings
LV.6
19
2021-04-16 21:45
@boy59
这里用Mathcad写了一段时域仿真代码,目前可以直接通过时域波形来进行判断,代码如下:[图片]列举两个设计实例:1、k=6,Q=0.6的设计实例相应的电路参数自动计算如下:[图片]                     图5-1k=6、Q=0.6电路参数此参数下的时域波形:[图片]                      图5-2k=6、Q=0.6时域波形2、 k=6,Q=0.3的设计实例相应的电路参数自动计算如下:[图片]                        图6-1k=6、Q=0.3电路参数此参数下的时域波形:[图片]                       图6-2k=6、Q=0.3时域波形通过对比图6-1和图6-2可知Q值越小谐振腔应力越小(谐振电容、电感的耐压要求降低),但励磁电流越大(环流越大)无功功率高影响效率反之亦然,如何做最优选择还需要根据实际情况进行折中。本例设置的输出功率为300W,当功率不同时波形也会改变,通过仿真虽能验证但还不够直观,后续准备对输出功率也做归一化处理力争能在不使用时域仿真的情况下实现一种快速且直观的优化设计法。
备注一下,改天详细看看
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鲁珀特
LV.4
20
2021-04-20 12:30

在通常设计时,为了留有一定的裕量,取Q值为Qmax的90%-95%是否更好?

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2021-04-22 22:43

LLC拓扑可以这样计算,非常方便

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2021-04-23 10:47
@鲁珀特
在通常设计时,为了留有一定的裕量,取Q值为Qmax的90%-95%是否更好?

Q的取值除了参考Qmax外,还会影响谐振电容的峰值电压(Q越大峰值越大),所以需要综合考虑。

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2021-04-23 10:47
@鲁珀特
在通常设计时,为了留有一定的裕量,取Q值为Qmax的90%-95%是否更好?

Q的取值除了参考Qmax外,还会影响谐振电容的峰值电压(Q越大峰值越大),所以需要综合考虑。

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2021-04-23 10:48
@鲁珀特
在通常设计时,为了留有一定的裕量,取Q值为Qmax的90%-95%是否更好?

Q的取值除了参考Qmax外,还会影响谐振电容的峰值电压(Q越大峰值越大),所以需要综合考虑。

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2021-04-23 10:53
@鲁珀特
在通常设计时,为了留有一定的裕量,取Q值为Qmax的90%-95%是否更好?

Q的取值除了参考Qmax外,还会影响谐振电容的峰值电压(Q越大峰值越大),所以需要综合考虑。

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2021-04-23 10:56
@鲁珀特
在通常设计时,为了留有一定的裕量,取Q值为Qmax的90%-95%是否更好?

Q的取值除了参考Qmax外,还会影响谐振电容的峰值电压(Q越大峰值越大),所以需要综合考虑。

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pzg1989
LV.4
27
2021-04-23 17:43

很详细,节省了相关计算步骤

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610860616
LV.5
28
2021-10-09 16:36

这个表格做的很不错,谢谢,学习一下

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610860616
LV.5
29
2021-10-12 11:17

版主请教你一个问题,如何根据最终选取的谐振参数再反推最大直流增益是否符合要求呢?

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wuyu18
LV.1
30
2022-10-23 12:22

我来坎坎坷坷   快快快

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dy-n66BzSV7
LV.6
31
2022-10-23 15:38

输出功率与电压降有什么关系

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