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解析半桥LLC工作模式-断续工作模式(DCM)

继续上一贴。纯手敲打的字,有错误的地方请指正。

fm<fs<fr的工作特性分析(断续模式,DCM):

fm<fs<fr是LLC谐振变换器最理想的工作状态,也是实际应用中设计的模态,变换器的原边开关管能实现ZVS,副边开关管实现ZCS,也就是软开关模式,能提高变换器的效率,主要工作波形如下图:

 

该工作模式下有6个模态:

模态1[t0~t1]:在t0时刻,Q1导通。变换器位于感性工作区,电流相位滞后电压相位,ir为负向逐渐减小趋势流过Q1续流,在该阶段内ir<im,变压器原边电流值为im-ir,变压器副边有能量输出,D1导通,变换器输出电压为Uo,变压器原边电压被钳位为nUo,Lm两端也被钳位,此模态为Lr和Cr二元谐振,变换器谐振频率为fr,负载能量由Lm提供。值得注意的是,在本模态之前的Q1导通ZVS之前的情形:ir通过Doss1续流,那么Q1在导通时谐振电流流过Q1实现的零电压导通。

 

模态2[t1~t2]:在t1时刻ir由负减小到过零点,续流完成,然后ir换向为正向流过Q1,变压器原边电流ip=im+ir,D1依然保持开通状态,Lm两端电压被钳位为nUo,此模态下为Lr和Cr二元谐振,变换器谐振频率为fr,负载能量由输入源提供。

 

 

模态3[t2~t3]:该阶段ir正向继续上升,在t2时刻im过零点然后开始换向为正向,变压器原边ip=ir-im;Lm继续被充电,im继续线性增加;在t3时刻im=ir,在这时没有电流流入变压器原边,也即是进入了断续模式,ip=im-ir=0,副边输出电流也变为0,流过副边整流二极管的电流也较小值零,所以实现了副边整流二极管的ZCS。

 

 

模态4[t3~t4]:这个阶段比较特殊,也是fm<fs<fr工作模态下的典型特征,在该阶段ir持续与im相等,变压器原边没有电流流入,不参与能量的传输,相当于变换器与输出端隔离了,副边二极管D1和D2全部截至。Lm脱离被钳位的状态,开始参与到了谐振状态,由Cr、Lr和Lm进行三元谐振,谐振频率为fm,负载能量由输出端的滤波电容Co提供。

 

模态5[t4~t5]:在t4时刻Q1关断,开始进入死区时间,im给Coss1充电,给Coss2放电,在t5时刻完成开关器件的充放电过程。与上个阶段一样,im=ir,没有谐振电流在变换器内传输,由Cr、Lr和Lm进行三元谐振,谐振频率为fm,负载能量由输出端的滤波电容Co提供。

 

模态6[t5~t6]:在t5时刻后ir经过Doss2续流,副边整流二极管D2导通,Lm被前位于-nUo,Lm不再参与谐振,此模态下变为Lr和Cr二元谐振,变换器谐振频率增大为fr,负载能量由Lm提供。

 

fs=fr的工作特性分析(临界模式,BCM):

 在fs=fr的工作模态与上述的fm<fs<fr工作模态基本类似,不过少了一个阶段4[t3~t4]。LLC谐振变换器断续和临界工作模式就是在这里进行区分的,在临界工作模式副边的二极管由断续导通变为了临界导通模态。临界模式下的谐振变换器主要工作波形如下图:

 总结:LLC变换器的三种工作模式fs>fr、fm<fs<fr和fs=fr的各个模态分析原边均能够通过开关管的体二极管进行反向续流,从而达到开关管的ZVS目的;不过fm<fs<fr工作模式下,在实现原边开关管的ZVS的同时,副边整流二极管可以实现ZCS,实现软开关;而fs>fr的连续工作模式下,不能实现副边整流二极管的ZCS,所以不推荐LLC工作在该模态下。

 

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2022-01-23 13:00

抢占沙发,看见大佬的帖子,感谢分享,大哥你是西安上班呢?

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fengxbj
LV.8
3
2022-01-23 14:13

多谢楼主的分享,学习了,不同阶段的工作模式理解更好。

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2022-01-23 15:31

赶紧搬个板凳来学习学习

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2022-01-23 19:15

LLC变换器的工作过程描述的非常详细,适合学习

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天晴朗
LV.6
6
2022-01-23 21:40

变换器的原边开关管能实现ZVS,副边开关管实现ZCS

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不可说
LV.5
7
2022-01-23 22:51
@电源技能成长记
抢占沙发,看见大佬的帖子,感谢分享,大哥你是西安上班呢?

非常感性大佬的回帖支持,正在学习LLC中。目前工作是在西安。

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XHH9062
LV.9
8
2022-01-24 20:01

学习学习

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2022-01-25 11:09

LCC过程有没有对外干扰

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2022-01-27 10:00

楼主精通LLC,总结到位,赞一个!

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hellbaron
LV.6
11
2022-02-24 15:00

谐振半桥应该没有断续工作模式吧,轻载时有一种突发模式

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liweicheng
LV.7
12
2022-02-25 18:49

变换器的原边开关管能实现ZVS,副边开关管实现ZCS

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听听1234
LV.3
13
2022-02-28 11:16

学习学习

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CDJ01
LV.5
14
2022-04-27 14:19

工作在哪个区域还和负载有关,一般设计中让LLC满载时工作在略低于fr

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dy-mb2U9pBf
LV.8
15
2023-06-23 18:45

文章详细介绍了LLC变换器的三种工作模式,图文并茂,我理解的也很深刻,谢谢楼主。

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dy-StTIVH1p
LV.8
16
2023-06-24 22:59

谐振输出会有能量损失伴随信号源么

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2023-06-25 20:18

好文 学习了

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dy-n66BzSV7
LV.6
18
2023-06-25 20:36

输出过程中有发生毛刺波动么

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dy-n66BzSV7
LV.6
19
2023-06-25 20:51

作者介绍的很详细,可以好好学习一下

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dy-nmLUWFNr
LV.8
20
2023-06-25 22:44

半桥连续工作对信号稳定性有什么特殊要求

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dy-TMelSvc9
LV.8
21
2023-06-26 09:32

不同模式下信号传输的效率会一直波动么

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lishuai110
LV.4
22
2023-06-26 10:04

正常设计LLC的时候是选择DCM还是CCM呢

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