LLC输出宽范围设计（输出增益）及闭环仿真贴-电源仿真软件设计-世纪电源网社区

shashi5752

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2021-1-22 18:52:01

很多人对LLC闭环仿真及LLC输出宽范围设计感兴趣，我将我在这方面的探索进行公开，方便大家相互探讨：

1、基于mathcad的LLC输出增益推导

推导过程不细说，直接上传mathcad源文件；

LLC计算增益公式推导.rar (96.57 KB, 下载次数: 384)

里面有两个细节：①定义模运算为虚部和实部平方和开方，假设所有参数为正数，mathcad可以自动推导输出增益公式；

②很多人画的增益公式里没有开关频率低于谐振频率时，ZCS与ZVS的分界线，这里是有的，就是将输出对输入传递函数虚部为0，计算出此时的负载值，然后代入增益公式中；

这条曲线并不是LLC输出增益最大值的连线；该曲线对输出宽范围设计有意义，因为LLC工作在谐振点左边时增益变化非常陡，但低于谐振点容易进入ZCS区域，所以有必要做些额外处理：假设mathcad与实际电路增益一致，在实际的数字电源中，我们可以根据当前的输出电压，按曲线得到允许的最低频率，只要输出频率不低于该频率就不会进入ZCS区域；

2、 Psim闭环仿真

LLC半桥闭环仿真.rar (8.32 KB, 下载次数: 341)

psim里没有受控调频电源，所以psim闭环的实现比较麻烦，不过只要有C语言基础，可以用c模块实现变频。我按照数字电源的模式写一个c模块用来实现PWM计数，在LLC中用起来很方便；

LLC输出电压越低频率越高，所以PWM频率可以用最高频率减去pi输出频率，否则输出电压会卡在增益曲线的左边跑不起来。

通过psim仿真可以发现，mathcad计算与psim仿真相差较大，个人做过一些LLC产品，结论是psim与实物吻合较好，在低于谐振频率时mathcad的输出增益偏小。似乎也能理解：mathcad是基于基波等效法推导的，但实际高次谐波对输出有影响，所以实际的输出增益一般高于mathcad出的，在开关频率高于谐振频率时，实际增益下降得比mathcad计算值更快一点，这算是LLC宽范围设计的理论依据；

3、基于psim的输出增益扫描（原创）

扫描前先确保恒定频率输出电压稳定，调整仿真步长，必要时减少输出电容以提高仿真速度；使用参数扫描，修改输入频率从100k至200k变化可以得到输出电压随频率变化的曲线。如下图所示：

将psim仿真结果另存为csv格式导入到mathcad中，可以更直观的看到输出增益的差异；

Mathcad - LLC输出增益计算.pdf (63.14 KB, 下载次数: 174)

注意：输出电容越大需要的仿真时间越长，否则可能单个频率下未能使输出达到完全稳定，从而导致输出增益不够。

仿真步长越细增益曲线越平滑，但仿真要的总时间也就越久，输出增益对比如下图：可以看到低频段psim的输出增益大于mathcad。

4、基于psim的交流小信号分析
先上个图片占个位，有时间再慢慢编辑吧。。。。

收藏22

		2 bake_ql bake_ql 离线 LV8 副总工程师积分：7372 \| 主题：5 \| 帖子：828 访问空间发消息积分:7372 LV8 副总工程师 2021-1-22 22:57:17
		建议直接normalized design，参数更灵活；回复 \| 举报 \|

		3 east-noob east-noob 离线 LV6 高级工程师积分：1093 \| 主题：8 \| 帖子：84 访问空间发消息积分:1093 LV6 高级工程师 2021-1-25 17:47:32
		期待楼主用时域分析来计算增益。回复 \| 举报 \|

			4 shashi5752 shashi5752 离线 LV6 高级工程师积分：875 \| 主题：2 \| 帖子：23 访问空间发消息积分:875 LV6 高级工程师 2021-1-25 20:09:04
			见过有高手用mathcad在时域里计算增益，个人觉得意义不大，实现好了顶多也就和仿真软件一样，仿真软件不也是基于时域逐个点求解下个点吗？所以还不如直接借助仿真软件来实现。回复 \| 举报 \|

		5 风水斜阳风水斜阳离线 LV2 本网技师积分：191 \| 主题：0 \| 帖子：2 访问空间发消息积分:191 LV2 本网技师 2021-1-26 10:57:25
		这个思路挺好的，先收藏好好研究了，感谢大神的分享。回复 \| 举报 \|

		6 xuhui717841162 xuhui717841162 离线 LV8 副总工程师积分：3632 \| 主题：1 \| 帖子：112 访问空间发消息积分:3632 LV8 副总工程师 2021-1-27 09:09:20
		谢谢分享，做项目时可参考回复 \| 举报 \|

		7 LQ528 LQ528 离线 LV2 本网技师积分：134 \| 主题：0 \| 帖子：2 访问空间发消息积分:134 LV2 本网技师 2021-1-30 14:13:17
		下载，学习一下。。回复 \| 举报 \|

		8 XIAOTU80 XIAOTU80 离线 LV7 版主积分：17601 \| 主题：395 \| 帖子：5620 访问空间发消息积分:17601 版主 2021-2-3 08:45:27
		LLC闭环仿真，单端反激的有吗回复 \| 举报 \|

			10 shashi5752 shashi5752 离线 LV6 高级工程师积分：875 \| 主题：2 \| 帖子：23 访问空间发消息积分:875 LV6 高级工程师 2021-2-25 08:52:13
			反激一般小电源比较常见，没有必要数字电源去实现了吧，用模拟芯片就可以实现，记得PSIM里面有类似的例子；回复 \| 举报 \|

				11 wyxdy2014 wyxdy2014 离线 LV8 副总工程师积分：3971 \| 主题：8 \| 帖子：412 访问空间发消息积分:3971 LV8 副总工程师 2021-5-26 06:58:45
				例子在哪里呢？回复 \| 举报 \|

					12 shashi5752 shashi5752 离线 LV6 高级工程师积分：875 \| 主题：2 \| 帖子：23 访问空间发消息积分:875 LV6 高级工程师 2021-6-9 17:59:07
					例子在 ..\PSIM 9.0\examples\PWM IC里，有3842之类的，你可以看看是不是你要的？ UC3844-flyback.rar 2021-6-9 17:57 上传点击文件名下载附件下载积分: 财富 -2 11.09 KB, 下载次数: 37, 下载积分: 财富 -2 回复 \| 举报 \|

						13 ygtjcng1 ygtjcng1 离线 LV8 副总工程师积分：2417 \| 主题：28 \| 帖子：154 访问空间发消息积分:2417 LV8 副总工程师 2021-7-4 01:00:04
						楼主你这个扫描的图是怎么设置的啊？我在你的仿真文件扫描得到的伯德图波形很差啊回复 \| 举报 \|

							24 平平无奇平平无奇离线 LV2 本网技师积分：144 \| 主题：0 \| 帖子：1 访问空间发消息积分:144 LV2 本网技师 2022-9-9 16:17:06 倒数9
							我扫描出来的伯德图也很差回复 \| 举报 \|

		9 倦意浓倦意浓离线 LV4 初级工程师积分：309 \| 主题：0 \| 帖子：11 访问空间发消息积分:309 LV4 初级工程师 2021-2-7 10:34:18
		感谢楼主的分享回复 \| 举报 \|

			14 c0sm0s c0sm0s 离线 LV8 副总工程师积分：2662 \| 主题：0 \| 帖子：665 访问空间发消息积分:2662 LV8 副总工程师 2021-11-23 00:45:37
			ganxiefenxiang 回复 \| 举报 \|

		15 wly66 wly66 离线 LV4 初级工程师积分：316 \| 主题：0 \| 帖子：13 访问空间发消息积分:316 LV4 初级工程师 2022-1-6 15:18:04
		好好学习天天向上。回复 \| 举报 \|

		16 cyl_ cyl_ 离线 LV6 高级工程师积分：493 \| 主题：2 \| 帖子：5 访问空间发消息积分:493 LV6 高级工程师 2022-2-23 14:13:56
		用mathcad在时域里计算增益，有大神可以分享一下吗？回复 \| 举报 \|

		17 咸鱼1992 咸鱼1992 离线 LV6 高级工程师积分：691 \| 主题：1 \| 帖子：93 访问空间发消息积分:691 LV6 高级工程师 2022-3-22 20:06:20
		感谢分享回复 \| 举报 \|

			18 a201143503121 a201143503121 离线 LV6 高级工程师积分：481 \| 主题：1 \| 帖子：6 访问空间发消息积分:481 LV6 高级工程师 2022-4-9 23:15:15
			仿真聘如下错误，请问楼主怎样解决捕获.PNG (30.59 KB, 下载次数: 82) 下载附件 2022-4-9 23:15 上传回复 \| 举报 \|

				19 shashi5752 shashi5752 离线 LV6 高级工程师积分：875 \| 主题：2 \| 帖子：23 访问空间发消息积分:875 LV6 高级工程师 2022-4-26 13:44:13
				你的C模块被你禁用了，所以比较器的输入有个信号是浮空的，有时候psim没有装好会导致C模块报DLL错误，可以重新装一下，我一般用免安装版的，论坛里应该有；回复 \| 举报 \|

		20 yongsd yongsd 离线 LV2 本网技师积分：118 \| 主题：0 \| 帖子：2 访问空间发消息积分:118 LV2 本网技师 2022-4-27 09:30:49
		谢谢分享，学习学习回复 \| 举报 \|

			21 lastloveyou lastloveyou 离线 LV6 高级工程师积分：510 \| 主题：1 \| 帖子：42 访问空间发消息积分:510 LV6 高级工程师 2022-6-24 16:04:13
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		22 wushiyuan2050 wushiyuan2050 离线 LV4 初级工程师积分：379 \| 主题：0 \| 帖子：13 访问空间发消息积分:379 LV4 初级工程师 2022-6-25 17:19:40
		c语言设计的变频模块挺好的，以前都不知道怎么实现。谢谢分享。回复 \| 举报 \|

		23 zx0276404207 zx0276404207 离线 LV2 本网技师积分：111 \| 主题：0 \| 帖子：1 访问空间发消息积分:111 LV2 本网技师 2022-8-10 11:26:32 倒数10
		请问下这个附件下载需要什么权限啊？回复 \| 举报 \|

		25 woweiwoxin woweiwoxin 在线 LV6 高级工程师积分：853 \| 主题：0 \| 帖子：115 访问空间发消息积分:853 LV6 高级工程师 2022-9-24 16:51:31 倒数8
		谢谢分享！回复 \| 举报 \|

		26 A879198284 A879198284 离线 LV6 高级工程师积分：697 \| 主题：0 \| 帖子：79 访问空间发消息积分:697 LV6 高级工程师 2022-9-29 10:00:05 倒数7
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		27 flimmy flimmy 离线 LV4 初级工程师积分：319 \| 主题：0 \| 帖子：37 访问空间发消息积分:319 LV4 初级工程师 2022-11-24 17:10:32 倒数6
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			28 lastloveyou lastloveyou 离线 LV6 高级工程师积分：510 \| 主题：1 \| 帖子：42 访问空间发消息积分:510 LV6 高级工程师 2022-12-24 11:05:31 倒数5
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				29 TyBluesky TyBluesky 离线 LV2 本网技师积分：171 \| 主题：0 \| 帖子：9 访问空间发消息积分:171 LV2 本网技师 2023-2-21 14:46:15 倒数4
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		30 trancho trancho 离线 LV4 初级工程师积分：390 \| 主题：6 \| 帖子：1 访问空间发消息积分:390 LV4 初级工程师 2023-3-14 15:28:10 倒数3
		请问一下，第三点中的PSIM扫描出来的输出电压与频率之间的曲线是如何设置的？可以分享一下仿真模型吗？回复 \| 举报 \|

		31 kyaas521 kyaas521 离线 LV6 高级工程师积分：644 \| 主题：0 \| 帖子：80 访问空间发消息积分:644 LV6 高级工程师 2023-9-10 01:00:10 倒数2
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		32 Eric_ Eric_ 离线 LV6 高级工程师积分：743 \| 主题：0 \| 帖子：1 访问空间发消息积分:743 LV6 高级工程师最新回复 2023-10-25 09:05:02 倒数1
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