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近期思考关于LLC谐振变换器的建模,虽然之前实现了闭环仿真。但为了更深一步的了解,我尝试了几种方法设计VCO模型。下面将方法分享给各位读者(个人理解,如有错误希望大家及时指正),欢迎大家踊跃讨论,分享出你们的实现方法。
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LLC谐振变换器建模中最重要的环节就是压控振荡器(VCO)和环路补偿参数设计。
VCO在锁相环设计中尤为重要,其中讲的复杂,不容易被接受。其实在模拟电子技术中学习了VCO的设计方法。要想实现VCO方法有多种,例如RC电路充放电实现、使用数学模型实现、C语言程序实现等。下面分别介绍实现方法。
设计中VCO的参数参考25600的数据书册(第五节已讲述),在这里首先展示sim. Tools中的结果如图6-1所示,以该结果作为参考进行模型搭建及验证。
设置初始频率为60kHz,则0.1mA时,输出频率为68.3kHz。
图6-1 VCO仿真结果
⑴ RC电路
利用对电容充电电流的大小来调节频率。具体实现方法,先用RC与运放搭建三角波发生电路,再结合施密特触发器生成方波,通过改变对电容的充放电电流,从而实现频率的调节。如图6-2所示。
图6-2 RC电路实现方法
通过实验发现对电容充放电很难实现占空比为0.5,方波后面加D触发器实现二分频,这样就解决了占空比问题。当改电路的致命弱点就是随着输入电压的增大输出频率非成正比变化,频率与电压的关系曲线可知斜率逐渐减小,如果想要改善需要外加措施,可以进一步思考。
⑵ 数学方法
环路输出的电流是随时间变化,对反馈回来的信号进行限幅(目的是限制最大和最小工作频率),再对其积分(对常数积分成为斜率可变的斜坡函数),最后取sin函数(斜率充当正弦函数的角频率),对正弦信号经过零比较器就实现了占空比为0.5的方波输出。具体实现如图6-3所示。
图6-3 数学方法实现
⑶ C语言实现
该方法是基于函数6.1实现,如图6-4所示。
式中:Ac输出幅值,fc初始频率,Kc频率电压比率,u(t)输入误差电压。
图6-4 C程序实现
以上几种方法均可实现VCO功能,综合比较,第三种最精准,最易实现。
环路补偿参考TL431指导手册。
本部分内容仅是学习参考,不提供参数设计方法。
关于模型,第三种方法模型设计上传至此,供读者参考。
100W LLC模型如图6-5所示。谐振频率设置130kHz,额定负载时工作波形如图6-6所示。
图6-5 功率模型
图6-6 额定负载波形
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