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原创 7th原创赛

菜鸟学做LLC电源的过程与体会

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whmks
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高级工程师
  • 2017-9-8 13:18:15
    因是菜鸟,说的都是菜话(外行),各路大神不要见笑。
制作篇:
    看到坛内大神做各种电源,就跟风做个LLC电源,从而上网查资料,真是不查不知道,一查吓一跳,原来LLC电源有好多控制功率输出的方式,有电压型、电源型、调频型(轻载频率高,重载频率低)、调占空比型,还有调输入电压型比较少见(就是频率和点空固定不动,是调PFC输出电压来控制电源的输出功率,轻载时PFC输出电压低,重载时PFC输出电压高),还有硬开关、软开关,在软开关中又分电压型、电流型等,看了一头雾雨水,真是难死老宝了。
    最后还是先试价格便宜容易买到而且资料较多的L6599D加L6562芯片组合。以后再想试比较新型NPC1399、1654芯片组合(坛内已有大神在做,方便边学边做)。现将L6599D和L6562芯片组制作功放用电源过程汇报如下:
   先上一张L6599的原理图,(看看这就是菜鸟与大神的区别,没有专业画图工具,自已能看懂就行)有些元件是手中有就利用一下,变压器采用集成变压器,功率设想达300W。主要是用在自已的功放上,所以是正负双电压,电源用自起动方式。
 正负50V电压L6599的原理图

 小胆机用电源原理图

 为了节约打板费,PCB板只能画成不超过10X10CM。一张板想派三个用场,一是双电源、二是胆机高低压电源,三是电压半可调的可调电源,PCB板的铜皮相当薄,所以在大电流线上均涂锡。
 有PFC的印板

 无PFC的印板

 板上元件买的买、拆的拆,做的做,最难还是变压器绕制,主要是次级二臂的漏感要尽量一致比较难(具体怎样绕才能比较平衡将在体会篇中讲)。PFC变压器用PQ3230,集成变压器用ER3542,初级用0.1X50绕36匝(有PFC)和30匝(无PFC),次级根据不同电压选取不同线径与匝数,如50V电源就绕了9X2匝,漏感调到105UH左右(没有磨芯工具,就用二层胶带垫在二边)。

 为了重绕方便,变压器均没有浸漆,LLC变压器作功时没有噪声,而PFC变压器在200W以上就有噪声,不浸漆不行。
 在装板时分三段装,先装PFC部分,调试好输出电压,然后装L6599部分,但不装功率管,上电后测试上下管的驱动波是否正常,确认正常后再装功率管试机。在测上下管驱动波时候发现一个问题,就是驱动波不一样,但都能正常工作,请知道的大神讲解一下。  没有PFC的电源就装好图中元件后测驱动波。

几块板的下管驱动波都一样(如下图)

上管波就不一样了



 最后用这些板前后一共做了+-50V功放电源、+-32V的2.1功放电源、+-20V小甲功放电源和270V的小胆机电源,材料是有什么用什么,这就是菜鸟之作。





测试篇待续

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世纪电源网-九天
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超级版主
  • 2017-9-8 15:06:42
 
非常欢迎楼主的分享哟~支持~
whmks
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  • 2017-9-9 10:52:56
 
谢谢超版鼓励,将继续发测试篇和体会篇,旨在从大神的点拨和提问中学习提高。
江小白2016
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LV1
本网技工
  • 2017-9-8 19:59:05
 
请问一下楼主
llc中电感具体怎么选型和计算的啊
whmks
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  • 2017-9-9 11:14:26
 
      是从芯片厂的PDF的范例中学的,先要确定电源的功率、再选磁芯(又有材质、形状、大小)、再有输入电压等都影响到最后的计算,涉及的因素较多,我还没有达到一二句能说清的境界。
朴华
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  • 2017-9-9 15:23:42
 
请问一下,为啥要分为有无PFC两个方案?成本?
whmks
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  • 2017-9-9 22:35:21
 
小胆机原变压器罩内装不下,再说功率不大所以就用无PFC的板。
朴华
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  • 2017-9-10 09:47:56
 
请继续。。。。。。
调试过程,问题分析。
hwx-555
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总工程师
  • 2017-9-14 15:26:22
 
我们公司1000W功放电源,也只是一级LLC,前面或倍压或桥式开关切换高低输入电压。
hwx-555
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LV10
总工程师
  • 2017-9-14 15:25:16
 
功放电源不要求高PF,所以成本使然。
whmks
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  • 2017-9-14 21:36:25
 
大大说得对,功放电源不求PF高,而是求动态供电能力强、电磁幅射小和纹波低。
whmks
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  • 2017-9-11 11:06:29
 
调测篇
  要说测试也只能定性测试,没有好设备不能定量测试,看看大约数。测试分二段即电源调测与应用测试。
  一、电源调测
  电源装好后首先要调测,使其电压在原设定的范围内(PFC部分不说了),一共调测了三款电源,总电压分别为105V、80V和68V(都是除2的正负双电压电源)。

  看变压器副边输出波形知电压设置是否合适。用80V的电源作一例。

  如果电压设置到75V,就会出现间歇振荡(见下图),在低负载下输出纹波相当大。

  如果电压设置到90V,变压器副边输出波形会变形(见下图),并随着电流的增加变形严重,不到原设定过流保护阀值就会关机。


  哪么设置在多小范围内算合适,我是这样认为,电源空载时刚好没有间歇振荡,到电源限流保护过程中不出现变形波形为最佳。根据这一现象,用L6599D调频式的芯片要做可调电源就不可能了,仅能做微调电源(不知是否是这样)。


  影响最高电压设置有二个方面,用105V的电源作一例。

  一是光耦的限流电阻不能取值太小,我在原80V的电源上装了105V的变压器,再调整431的分压电阻,电压就是上不去,并且带载能力差,梢为带载重一点电压就会回落并关机,原来是光耦的限流电阻电阻太小没换造成的,后换到68K问题解决。



  二是PFC输出电压,该电源原设想是120V电压,但换了光耦的限流电阻还达不到,原来是PFC输出电压过低(380V),调到400V后就好了。根据这一现象,业余制作特殊电压可用这方法微调。

 最后测了下电源纹波
 电源的满载纹波
 电源的100HZ纹波

 有PFC电源350W时

 无PFC电源240W时

  二、应用测试

  做这些电源主要为自已的功放供电。用开关电源做功放电源一直是争论不休,就自已动手做几个试试。功放对电源的要求确实比较高,主要有二方面一定要好,一是动态供电能力(可增加输出滤波储能电容来改善,效果比用工频变压器好)。
  二是电磁幅射,方法是疏堵结合,疏是控源头,就是变压器的漏感要尽量一致,堵就是不让它跑出来,就是加屏蔽,漏感比较平衡再加上屏蔽的输出波就比较好。
  漏感不平衡无屏蔽的功放输出波


  比较平衡加屏蔽的功放输出波





thjn2130790
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  • 2017-11-7 06:54:07
 
我一直受到这个问题的困扰,就是TL431的耐压只有36V,但是在输出电压正负100V时象你的电路图上的TL431是不是会处于反向击穿状态。虽然有限流电阻431不会损坏,但431的电流在击穿状态的电流还能受控吗?
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  • 2017-9-12 20:07:00
 
    今天测了一下电流波形,采用电阻法,测的方法和结果不知是否正确,请大家看看。
用一款无PFC的68V电源测的,功率近280W。

     在功率管与变压器之间串一支0.01欧电阻,然后测电阻二端电压波。


   最后测得的波形



我让我朋友
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  • 2017-9-13 21:47:54
 
这也叫新手哇,明明就是大神,大哥,收徒弟吗?
whmks
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  • 2017-9-14 08:32:28
 
我是边学边玩,边玩边学,自已也想当徒弟,就是没有人会收我。我们一起学吧,有多余的PCB板可送。
朴华
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  • 2017-9-14 08:55:29
 
请教一下,你这个方案,Q和k值是怎么选取的?有反复确认吗?
whmks
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  • 2017-9-14 14:55:41
 
  没有反复确认,我是先做象再慢慢去做好(就是先实践,从实践中再去理解理论、应用理论)。这二个值好象跟输入电压(有APFC和无APFC)、输出电压、电流(恒定、可调)都有关系吧?唉!真是做象容易做好难啊,各种因素太多了。
whmks
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  • 2017-9-25 10:57:28
 
体会篇
    通过实践制作不同电压的功放电源,主要体会有三条。
    1、理论不可少,实践更重要。理论是固定模式,理想元件,理论是提供一个尽可能正确选材和制作的范围;应用是动态模式,杂牌元件,所以要在实践中进行修整。
   2、原理要知道,工艺亦重要。如磁集成变压器的绕制,首先要了解二组线圈漏感不同产生的原因,主要是次级线圈在磁芯中的位置不同而漏感不同。

    若要获得二组副边绕组的漏感和阻值尽量一致就必须注重绕法。一是二组线的长度尽量一致,二是根据所绕的匝数不同采用不同的绕法。低电压(如24V以下)可采用多股双色线单线绕,绕好后分开二种色线串接就形成二组线,或者采用铜皮绕法。

  输出电压较高的采用平行同层绕法(如60V以下);

  输出电压高的绕采用交叉叠层绕法(如400V以下)。

  3、电源好不好,布线很重要。这一点大家都知道,但要做成功放电源可能要求就更高一点,特别是电磁幅射要越小越好,所以功率管、整流管与变压器的联线越短越好,(能否做成功率管、变压器和整流管为一体的模块),我想做成模块有几个好处,一是加强了有源部分的屏蔽,有利于降低电磁幅射;二是有利于变压器的散热,LLC电源的热能主要以变压器为主,其次是整流管(非同步),最后才是功率管。做成一体有利于导出变压器的热量,提高整机峰值功率。功放电源不同于LED灯电源,功放电源的平均功率小、峰值功率大,所以过流保护也要适当加大。最后用铜罩罩住电源,一是屏蔽,二是导出功率元件的热量到机壳,杜绝用风扇散热。
  做了些试验,导热效果相当好(见下图),试验电源用铜皮与二侧散热片相联。

  上机后再用铜罩、散热片和机壳相联。



  全文结束,老有所乐做着玩,博大神们一笑了之。


songyuanbin2008
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本网技工
  • 2017-10-14 15:53:12
 
这颜色花花绿绿的还挺好看。
liguanghui2588
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  • 2017-10-8 22:10:34
 
咱那种变压器骨架为啥不用PQ系列的
whmks
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  • 2017-10-9 12:49:06
 
噢,没有找到PQ双槽骨架,所以这能用这个双槽磁芯骨架。
liguanghui2588
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  • 2017-10-9 15:21:22
 
这个主要看你的设计了,选好骨架就行,只不过平时用PQ多而已
taijifeng
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  • 2017-10-18 09:21:07
 
先看看学习一下
zst588
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  • 2019-5-24 13:52:21
 
进来学习学习。
thjn2130790
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  • 2021-12-1 16:38:06
 
whmks老师您好!我最近也想用SS3CS910做些功放电源,但是做好板后焊上芯片及外围元件,并且装上功率管和变压器,上电次级有50V的电压输出。但却发现工作频率始终都是在32KHZ,无法改变。
  后来我又用另外一块PCB板只装了芯片及外围,没有装功率管和变压器。在光耦的输入端用一个可调恒流源给光耦发光管一个可变的电流。用示波器接在芯片的11脚看波形,上电后只看到有32KHz的方波,调光耦输入端电流也是无法使芯片的工作频率变化。但是当把光耦输入的电流调大使得芯片第3脚的电压低于0.2V时,可以让芯片停止输出波形,当调小光耦输入电流使芯片第3脚电压高于0.25V时,芯片又可以输出32KHz的方波,但继续调小光耦的电流却始终都是32KHz的方波。
  我卖了3片这种芯片,用了两片都是这个样子,由于我原来没有用过这种芯片,不知道怎样才能改变芯片的工作频率呢?我以前用L6599的时候在没有接功率管时可以改变光耦的电流使得6599的工作频率改变的呀。
  我都有点怀疑我买到的芯片是不是假的呢?希望得到你指点。

whmks
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  • 2021-12-15 20:53:33
 
芯片不会有假吧。电源开环了,频率会停留在最低处。对照电路有没有装错元件和漏装元件。
thjn2130790
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  • 2021-12-16 06:57:07
 
太好了,您终于来了。我们可以加一个好友吗?对于这个芯片我通观全网都只有你比较有经验。
thjn2130790
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  • 2021-12-16 07:11:30
 
不是开环,现在的问题主要是把电路板全部焊好后,在电网输入端串入100W灯泡上电,次级低压有98V的输出。并且芯片进入了间歇状态,(说明一下,我做的也是正负50V,这个98是负和正之间的电压。),空载功耗在0.8W到4W之间跳动。但我发现910的频率始终在32KHZ。并且谐振电容上的电压很高,P-P有800V。按原理空载的时候芯片的工作频率应该是最高的,怎么也要有一百多K吧。但是不管我把谐振电容 换成什么容量,从223到683我都用过,这个工作频率都是32K,一点也没改变,所以卡在这里了。
thjn2130790
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  • 2021-12-16 08:03:56
 
PCB图说明一下,低压主绕组的中心抽头是从AG点的孔穿过飞到G 点焊接的。光耦GR2是其他用途,是用来关断供给喇叭保护电路的供电的。共模电感分别接GH1,GH3和GH2,GH4。是架空在X电容上面的。

300WLLCPCB图.PNG (114.42 KB, 下载次数: 30)

PCB图

PCB图
thjn2130790
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  • 2021-12-16 14:19:17
  • 倒数10
 
原理图

LLC功放电源原理图.pdf

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whmks
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  • 2021-12-16 14:44:05
  • 倒数9
 
c7=0.22u
C8=1n
thjn2130790
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  • 2021-12-16 18:18:15
  • 倒数8
 
我实际用的是C7=2.2uF,C8=1nF.电路图里标错位了。那我的C7用得过大了。
thjn2130790
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  • 2021-12-16 18:23:55
  • 倒数7
 
但是C7大了也不应该造成芯片认为开环啊,可能只影响响应而已。现在是能进入间歇,就应该说明光耦等是状态正常的,为什么工作频率不能改变呢?间歇的时候根据示波器的波形周期计算,频率也是32KHZ。而且我单留芯片部份,不加高压,只给芯片用外接15V供电。光耦的入端把连接431断开,在光耦的入端加上可调恒流,当调到芯片3脚为0.2V左右时芯片可以进入间歇状态,当调到芯片3脚在0.25V以上时,芯片可以退出间歇,但芯片3脚的电压在0.25~4V时,11脚输出的频率都是32KHZ,一点也不会改变,真怪了。按道理芯片的工作频率是应该随着3脚的电压改变才正常的呀。
thjn2130790
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  • 2021-12-16 18:48:35
  • 倒数6
 
现在我的板子上的芯片已经拆下来了,重新在别家买的芯片正在快递,过两天买回来的芯片装上了我把相关的波形发上来,到时你抽时间指导一下我,看能不能把它搞完成。我是想用在国都606功放上面。要做两块,一块300W,因为国都606的两个声道的供电是独立的,所以要两组电源。
whmks
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  • 2021-12-16 20:28:21
  • 倒数5
 
不能按这样的方式测芯片是否好坏,以前测过环路在线状态加电压,频率就是有和无(见图)。建议:调一下环路,把输出电压降到80V甚至更低看一下频率有否变化。


thjn2130790
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  • 2021-12-22 11:20:19
  • 倒数3
 
芯片买回来了装上去,确定不是芯片的问题。现象还是和原来一样。我在另外一块集成变压器的板上试了下,就基本正常。现在确定是我这个板有问题。我这个板是分体变压器,主变是PQ3230,初级0.62线绕26圈,电感量调到220uH。次级0.21X20股的线绕7圈。谐振电感是PQ2625用0.21X20的线12圈,电感量调到62uH。现在的现象是上电次级有电压在86~89V之间跳动。但是最明显的一点是空载时谐振电容上的电压达到了900V。在另一块集成变压器的板上空载时谐振电容上的电压只有50V左右。这明显这块板是有问题的。

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thjn2130790
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  • 2021-12-22 11:23:05
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说明一下,图中电参仪上格的数字是输入AC电压,下格是空载功耗。
thjn2130790
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最新回复
  • 2021-12-22 12:06:25
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thjn2130790
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  • 2021-12-1 16:40:14
 
由于在矿坛上没法回复,所以只能在这里找到你,这个芯片使用的人好象不多,只有你比较有经验,希望你看到后回复。

snowblind123
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高级工程师
  • 2021-12-18 16:16:43
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基本上没有高频电容,高频噪声很大的
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