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全桥LLC的谐振电容电压如何计算?

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powerlove
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高级工程师
  • 2020-3-17 08:48:41
10问答币
如题,请问全桥LLC的谐振电容电压如何计算?

最佳答案

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xiaoyao929
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助理工程师
  • 2020-3-17 09:24:27
 
谐振电容电源根据谐振电流和容值计算。
夜雨雨夜
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副总工程师
  • 2020-3-17 12:29:51
 
简单的方法CU=IT,充电半周的平均电流得到峰值电压
mathcad复杂一点,对电流傅立叶分解,然后根据阻抗取135次叠加。
xie_guos
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高级工程师
  • 2020-3-18 10:28:42
 
其他帖子看到的,供参考
powerlove
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高级工程师
  • 2020-3-18 14:13:11
 
这个公式里面的ILr指的是流过谐振电感的电流有效值吧?也就是和谐振腔电流有效值一致了?
powerlove
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高级工程师
  • 2020-3-18 14:25:07
 
但是我在某个论文资料看到,全桥LLC谐振电容电压是这样计算的,为什么差异这么大?
Vcr=N*Vo + Io/(4*N*Cr*Fmin)其中,N为匝比,Vo为输出电压,Io为输出电流,Fmin为最小工作频率


夜雨雨夜
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副总工程师
  • 2020-3-19 08:43:15
 
公式都是根据CU=IT计算的,这个公式里面n Vo部分不需要。用的是输出电流等效到原边电流,谐振点谐振电容电流是输入电流,I平均*T/2=2*Cr*Vcrmax
powerlove
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高级工程师
  • 2020-3-19 13:49:21
 
为什么说n*Vo不需要呢?这个我是在一个论文里面看到的,莫非论文错了。另外,I平均*T/2这个是?看不太明白
夜雨雨夜
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副总工程师
  • 2020-3-20 08:33:42
 
全桥的计算不需要这个n*Vo
greendot
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专家
  • 2020-3-19 20:09:13
 
这个和4楼半桥的是一样的,不同表达而已。
夜雨雨夜
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LV8
副总工程师
  • 2020-3-20 08:34:37
 
是一样的。
powerlove
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高级工程师
  • 2020-3-20 10:37:07
 
但是这个公式在论文里面看到:Vcr=N*Vo + Io/(4*N*Cr*Fmin),是针对全桥的,不是半桥。
4楼公式里面的 I Lr ,指的是原边谐振腔有效值电流吗?
xie_guos
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高级工程师
  • 2020-3-20 12:03:34
 
I Lr 是原边谐振腔有效值电流
pandy
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副总工程师
  • 2020-3-22 16:22:03
 
这个公式不对吧?
powerlove
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高级工程师
  • 2020-3-23 19:32:52
 
不对在哪里?
pandy
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副总工程师
  • 2020-3-24 17:23:15
 
可以参考一下,进行推演。

全桥LLC谐振电容Cr选取.png (230.27 KB, 下载次数: 172)

全桥LLC谐振电容Cr选取.png
powerlove
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高级工程师
  • 2020-3-24 20:17:44
 
晕,这不是我6楼里面提及的吗
pandy
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  • 2020-3-24 20:40:35
 
没太注意看。这个图片说的原由可能会比较容易理解。
better
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高级工程师
  • 2020-4-4 13:44:19
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可以这个设计文档资料发给我吗?646111865@qq.com
pandy
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  • 2020-3-24 17:38:28
 
deep_thought
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副总工程师
  • 2020-3-25 11:20:29
 
全桥LLC谐振电容电压公式如下:
Vo_peak=(n*Vo*T^2)/(32*Lm*Cr)+(Io*T)/(8*n*Cr)
前半部分是初级主绕组Lp励磁电流产生的压降,后半部分是次级负载电流形成的压降。
电压波形是正负周期对称的交流正弦。
Vo_peak意思是0到峰值的绝对值。


powerlove
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高级工程师
  • 2020-3-25 14:06:10
 
这么多计算公式呀!五花八门之感。
请问这个公式里面的n指的是原副边实际匝比吗?还有这个T指的是最佳谐振点fr对应的周期还是最低频率fmin对应的周期?
deep_thought
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副总工程师
  • 2020-3-25 14:24:53
 
对于外置漏感是实际匝比。对于集成漏感,需要换算一下,两者差别不是太大。 也可以忽略。
一般对应最低输入电压和最重载时的周期就可以了。
另外,式中的Lp有笔误,应该是是励磁电感Lm (不包括漏感). (已校正)
greendot
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  • 2020-3-25 18:20:34
 
公式如何推导出来?
deep_thought
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副总工程师
  • 2020-3-26 08:29:04
 
左半部分是输出空载时励磁电流充放电形成。
右半部分是次级反射回来的电流充放电形成。
greendot
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专家
  • 2020-3-26 16:24:17
 
觉得公式写错了。
deep_thought
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副总工程师
  • 2020-3-26 17:01:25
 
噢,有何高见?
greendot
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专家
  • 2020-3-26 17:30:18
 
x,y 这两个不能就此相加,应该像这样: = sqrt(x2+y2)
deep_thought
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副总工程师
  • 2020-3-30 08:44:09
 
嗯,注意两部分有相位差问题,还需要仔细修正。
greendot
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专家
  • 2020-3-30 14:03:52
 
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deep_thought
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副总工程师
  • 2020-3-30 15:52:22
 
实测了一下,重载时,你这个公式是准确的。
但是空载到极轻载时,如果修正为: Vcr_pk_open_load=I_Lpk/(8*fr*Cr),更准确。这个差别是谐振腔的电流波形所引起。

greendot
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专家
  • 2020-3-30 18:16:39
 
这公式轻重载都适用,是在fsw=fr 时,理想模型下推导的出来。
deep_thought
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副总工程师
  • 2020-3-31 09:16:42
  • 倒数10
 
第2个公式:Vcr_pk=IL_pk/(2*PI()*fr*Cr) 应该是在谐振腔电流是正弦的条件下推导出来的。
在空载与极轻载时,谐振腔电流是等腰三角波。这个时候平均电流与峰值电流的关系不再是2/PI()的关系。
greendot
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专家
  • 2020-3-31 13:08:14
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不错,是这样。
deep_thought
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副总工程师
  • 2020-3-31 13:48:12
  • 倒数8
 
好,这个问题解决并关闭。
powerlove
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高级工程师
  • 2020-3-31 23:13:26
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感谢两位大师!厉害
deep_thought
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副总工程师
  • 2020-4-1 08:17:58
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过奖,29楼可以看作最佳答案了吧?
shelaoda001
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LV2
本网技师
最新回复
  • 2021-12-23 18:53:26
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肯定不对啊,29楼的公式第一项和第二项相位不一致,不同时刻的最大值怎么能平方根呢
q610860616
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高级工程师
  • 2020-9-19 16:21:55
  • 倒数3
 
能否请教,这个公式中的单位
greendot
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专家
  • 2020-10-9 21:51:05
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单位全是SI 。Ampere, vollt, hertz, henry & farad.
xueliangyzy
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高级工程师
  • 2020-4-4 17:13:15
  • 倒数4
 
计算以后的选型:

谐振电容要看计算下来每个频率点的交流电压有效值和电流有效值,相同容值下频率越高其耐电压能力越差(主要是 由于电流不能再随着频率的上升而上升,上升过多导致热积累,所以电流在一定频率后不变,根据电流与频率和电压的关 系,电流不变,频率提高那么电压只能降低),法拉 C82 系列,2000Vdc/700Vac(直流和交流换算时按 2*1.414 峰峰值折算) 基本上是指在 10Hz 或 50kHz 以下(具体取决于容量,同样是 C82 系列小容量 1nF 的 50kHz 以下耐压值不变,而 100nF 的则是 10Hz 以下不变)的直流耐压和交流耐压值。

查看电容耐压 VS 频率曲线,电流 VS 频率曲线有以下几个问题:

 为何频率较低时,耐压值不变(对于 1nF 电容,小于 50KHz);
频率较低时,耐压值要满足规格书要求,电压(耐压)起主导作用,根据 2*π*f*U*C,由于电压值较大, 因此电流值很小,电流主要和温升相关,此时电流较小,温升较低,因此,过电流能力不断上升。

 为何频率较高时,耐电流值不变(对于 1nF 电容,大于 100KHz);
频率较高时,由于温升限制(温升起主要因素),电流达到最大值,电流继续增大,可能会导致电容过温失 效,根据 U=I/(2*π*f*C),电流不变,随着频率增大,电压下降。

 曲线在中频段,又呈现出不同的变化斜率(对于 1nF 电容,大于 50KHz,小于 100KHz);
厂家给出的解释是:根据电容的模型,在中频段,电容 ESR 会有所下降,所以曲线斜率变缓。而在高频段, 容量大的电容,耐电流能力会有所下降,是因为容量较大时,达到了截止频率,此时呈感性,导致电流有 所下降。

 对于特定电容直流耐压与交流耐压的关系?
直流耐压主要是电容内部膜的厚度决定,直接影响电容耐压值;交流耐压主要是膜的厚度、以及内部电容的结 构决定(电容内部单体的串并联结构,比如 1600VDC 内部有三个单体串联)。 二者的关系,可以大致按照 2*1.414*Vac=Vdc。
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