南七星之家 发表于 2024-11-4 04:58:33

LLC Power Switches and Resonant Tank 笔记

1.概述

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上面是一个典型的LLC电路。注意Lm是励磁电感,就是次级线圈空载时的主变压器电感,据说在计算谐振频率时无需关心。然后,作为DCDC电源,它通过调解谐振频率,来改变输出的电流。负载越大,频率越低,输出电流越大。
本文基于:By Tomas Hudson, Applications Engineer at MPS的两篇技能笔记,分别是:


[*]Understanding LLC Operation (Part I): Power Switches and Resonant Tank
[*]Understanding LLC Operation (Part II): What to Consider in LLC Converter Design
谐振式DCDC功率电路的四大模块:

[*]the power switches,
[*]resonant tank,
[*]transformer,
[*]and diode rectifier
实在另有一个是PFC赔偿电路,这部分没有提及。
2.Power Switch的全桥和半桥的区别

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注意半桥把Vpp——in 压缩了一半。全桥可以减少铜损。注意在参数解算时要要留意这个额外的整流倍率。
https://i-blog.csdnimg.cn/direct/3f933d6e4e834d2d87c11a4e14254bc0.png谐振电路,它提到增益必须大于1,注意,这里的增益是电路的总体增益,就是端到端的团体增益。它使用了谐振电路,在靠近谐振频率,团体电抗降落的特性。
电路在差别负载下的增益如图所示 :
https://i-blog.csdnimg.cn/direct/4a18698d6c7348c1ac90dcb9260b817b.png
负载电阻越小,输出功率越大,整个谐振电路的团体增益会降落,由于反馈到谐振电路的能量衰减更快。
整个负反馈自动调节的原则是,由于整个电路是个压控负反馈。一旦轻载,则团体增益曲线,类似谁人品质因数更大,增益在原有的工作频点处会提拔,为了保持输出电压稳固,所以,开关频率会增大——它知道频率增大,体系团体增益会降落。
体系在各种负载条件下,始终工作在谐振频率的远端(高频端)。
3.LLC可以或许适应差别负载的缘故起因:

这部分原理没看清楚,待续
https://i-blog.csdnimg.cn/direct/ce1e43feb7e240388b043009b84657cc.png
 假如只有Lr
https://i-blog.csdnimg.cn/direct/7b4e2e806f2342dea8ee88e332e3f6cc.png
4.电路的基本参数计算:

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fn,Ln把电路的参数好像归一化了。然后表述的意思是,电路好像不必工作在谐振频点。
所以,才会有之前绘制的增益图。
5.增益问题

 MG(Q,LN,fN) = VOUT VIN fN 2×(LN-1) = (fN 2-1)2 + fN 2× (fN 2-1)× (LN-1)2× Q2 (1) The transformer’s gain is defined by the ratio of the number of turns in the transformer’s primary coil to the turns in the secondary coil. Because this ratio is defined by the physical construction of the transformer, it cannot be easily changed once the converter is operating.
它表达的意思好像是这个增益曲线,一旦电路参数确定,就已经确定了。
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 5.1 为了适应电源变革的增益调节范围: 

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输入电源电压改变,是在增益曲线确定的环境下,工作频点,在团体增益曲线上的相对位置。
5.2 从品质因数的视角,看各个负载条件下的增益:

https://i-blog.csdnimg.cn/direct/f225a3c855964b8ca71c3003ff51f2ce.png 这个与现在观察到的体系差别负载下的频率范围是差不多的。
负载变革,谐振电路的品质因数会变革,Q值会被拉低。
6.总体的参数计划原则:

总结一下,参看下图:
为啥红色地区不能碰,也就是所谓的容性区不可进入?
注意,红色地区内的那条红色的虚线对应着差别负载条件下的谐振频点轨迹。缘故起因是电感一旦超限使用,主变会由于磁场饱和,电流会迅速过流。增益曲线的红色部分没有考虑磁芯饱和的问题。
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1.fmin对应最高负载下的谐振频点。(这个时间对应着体系最大负载下的谐振点)。
2.MGmax - MGmin对应着输入电压的颠簸。(此时增益曲线是同一条)
3.当负载变轻时,谐振电路的品质因数在上升,也就是谐振状态的增益会上升。此时由于电压反馈电路要保持Vin/Vout稳固,此时,体系实际工作频点会外移,降低增益水平
4.当输入电源电压上升时,此时由于输出电压会随着升压,此时体系的团体增益也要下调,所以,也会进步开关频率,把增益降下来,这个时间,工作频率也会外移。对应的是MGmax ->MGmin的方向。
5.负载的改变会让整个体系的增益曲线改变,大负载,谐振状态的增益更低。也就是谐振电路的Q值更小
6.然后电源电压的改变,会让体系的工作频率,在明确的增益曲线上移动,来找到单条增益曲线上可以或许稳固住输出电压的点。
7.LLC电路参数的计算的核心目标:

1.算出最高负载条件下的谐振频率。fMin. MGmax是确定的。
 
 

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