产品的系统架构和控制算法在此就不再做介绍了,可以参考第一篇文章。今天继续和大家分享调试过程中的踩坑。
踩坑5、LLC控制算法优化
接触过LLC的应该都知道,LLC采用的是调频(PFM)的工作模式,即占空比不变,频率变化。针对我们这款输出宽电压的LLC电源,不仅仅是通过PFC电压的实时调整就能实现200-800V的满范围带载输出的。这个地方必须采用PFM+PWM+PSM三种调制模式的控制方式。以下是我这个产品调试时,三个模式设定的具体思路:
1)先简单介绍下三种调制模式。如下图:
PWM模式:即控制频率不变,占空比变化
PFM模式:即控制占空比不变,周期变化
PSM模式:即占空比不变,间隔周期变化,也是我们常用的burst模式,即这样实现的
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2)PFM设定,LLC在稳定输出时,工作频率在如下图f=f1的时候,效率是最高的,这个时候LLC谐振网络的增益为1。设置的频率根据变压器的电感量和谐振电容进行计算f=1/[2π√(LC)]。这里,我设置的谐振频率是80K,最高工作频率200K,最低工作频率45K。
坑1:最高频率设定,我LLC的中断控制是逐周期控制的,每个周期都会进行一次电压、电流环的计算,当频率超过210K的时候,单片机就算不过来了(这个时候好怀恋DSP),所以最高频率就定在了200K。超过200K之后就是PWM模式了。理论上最高频率是越高越好的,调试的时候就会发现PFM和PWM来回切换的时候输出的电流纹波是最大的(当然性价比最重要,只有满足设计要求即可),频率高了也需要考虑mos管的开关损耗,MCU的计算能力。反正折中就行。
坑2:最低频率设定,频率最低的时候LLC增益也是最低的,而且增益衰减是比较快的,我这里设置的是45K,最初一版,在800V输出的时候,负载稍微带重点就炸管了,后面发现工作频率一直在45K,谐振腔体长期工作在容性区间。后来调整了PFC的输出电压、LLC的控制砸比,增加了45K工作频率的一个下限保护措施,才能正常工作的。
3)PWM设定,频率到200K的时候就工作在PWM模式下了,PWM有两种,一个是对称PWM,一个是非对称PWM。两者的优缺点我就不细说了,反正我调试非对称PWM稍微不注意就炸管了,我这里采用的是对称PWM。
坑3:PWM控制一定要设置一个最小占空比,不然LLC的上桥臂推不起来,容易出问题(炸管)
4)PSM设定,PSM设定就比较简单了,根据PI环路输出,直接从PWM模式切换到PSM模式就ok了,其实PSM模式就是关闭上下管的驱动。在PWM模式和关断PWM直接来回切换。
PFM模式的上下管波形,能看到周期是在不停变换的。