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未解决

LLC输出LC滤波

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likepower
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副总工程师
  • 2020-3-14 15:04:21
10问答币
关于这个LLC副边输出LC滤波,在薄膜电容后面加一组L+C组合,个人理解如下不知道是否正确?
1.前端两个薄膜电容已经滤除了绝大部分高频纹波电流;
2.加入的这个滤波电感L,其感抗一定要远远大于前面两个薄膜电容的ESR并联阻抗,即高频纹波电流基本不流过这个L,故L不会在等效谐振电路中产生折射到原边,即可以认为薄膜电容后端L/C/R等全部是负载.

副边输出电流差分采样 共地点.jpg

bake_ql
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副总工程师
  • 2020-3-14 17:22:15
 
可以这样认为;通常这个L会很小
nc965
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  • 2020-3-15 02:02:17
 
薄膜和电解都有纹波,各是各的频谱和热适应性,L只是在分配热,还有成本效益。
并非电解不过纹波,其实电解就是用来过纹波的,如果没有纹波的话则电解可以不用,能不用吗?小了还不行(这说明纹波还不小)!
likepower
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副总工程师
  • 2020-3-15 11:50:10
 
也是的,只是后端的LC滤波部分,流过的纹波电流只是占据很小的一部分了
nc965
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  • 2020-3-15 12:35:01
 
不对,与输出纹波对应的是滤波电容总电容量,电解的容量一定远大于薄膜,用了薄膜并不能减少总容量,电解在决定输出纹波方面仍然占据绝对主导的地位,大头是电解!
输出纹波电压与电容纹波电流,虽然看上去不是一回事,但实际上是一回事。
likepower
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副总工程师
  • 2020-3-15 15:32:03
 
经过整流管后的高频纹波电流绝大部分是流过薄膜电容了吧,后端的LC只是消耗很少的一部分,可否认为电解容值可以用小很多?
打个比方,我见过一款LLC输出25A(输出电压72V),前面4个3.3uF的薄膜,后面一个1.5uH的电感,再接着一个220uF的电解,总输出电压纹波便非常小了,只有0.4V左右

nc965
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  • 2020-3-15 18:31:32
 
打个比方,你薄膜减半只用2只,输出纹波还是0.4V,但如果你电解减半只用110uF,纹波会显著大于0.4V
likepower
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副总工程师
  • 2020-3-17 08:37:14
 
哦!为什么这样呢?请李版解释一下
nc965
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  • 2020-3-17 09:08:19
 
纹波幅度的大小与滤波电容容量成反比。
deep_thought
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副总工程师
  • 2020-3-17 14:27:16
 
你这个说法有根据吗?实际情况应该不是这样的。
blueskyy
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  • 2020-3-17 14:57:16
 
纹波幅度的大小与滤波电容容量成反比。这还要依据吗?
deep_thought
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副总工程师
  • 2020-3-17 15:05:37
 
那要看是什么条件,大部分时候都不是这样。在题主的电路图中的输出纹波电压,反而是电解的ESR占主导才对。
nc965
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  • 2020-3-17 16:08:00
 
大部分时候都是这样,除非设计有误。
实际上,电容产生的纹波是正弦波,ESR产生的纹波是锯齿波,这两种波形(的峰值)大致错位90度(并不是在峰值叠加)。
这意味着,只要锯齿波幅度不超过正弦波幅度(即ESR不大于某个值),纹波总幅度并不会明显增加,还是正弦波的幅度(还是容量而非ESR在决定纹波)。
因此,输出纹波的峰值是否处于弦波位置,可作为与ESR有关的滤波设计是否合理的一种判据。
差不多临界状态(ESR稍大)的一个案例:
12.png
贴图来自此贴46楼,关于UC3844的一个问题

deep_thought
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副总工程师
  • 2020-3-18 08:15:43
 
我估计你谈的是一个反激电路的例子,只有反激电路才会有ESR引起的纹波电压是锯齿波或者梯形波。而且反激电路的输出纹波也是ESR主导。
这是一个LLC电路输出,两者产生的纹波电压都是类正弦波。
nc965
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  • 2020-3-18 10:08:08
 
你还真细心,这也看得出来,本来没想深入说的。
确实是反激,确实正激、反激、DCM、CCM、LLC有区别,但容抗阻抗错位90度一定没区别,一定是矢量(而非标量)叠加。即使都是正弦波(LLC)也一定有不同的峰值位置,也一定有一个ESR临界值,低于它纹波就不再显著减轻。即使ESR为0,纹波也肯定不会为0。
deep_thought
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副总工程师
  • 2020-3-18 10:52:20
 
两种因素引起的纹波电压有相位差,总纹波需要矢量叠加,这些都同意。
关键是哪种占主导,这个有争议。我不知道你的观点是实际测量出来的,还是理论算出来的?你有没有实际去查一下电解电容的规格书,看看它的容量多少?对应的ESR多少?然后计算这两个因素对应的纹波电压幅度多少?两者是什么量级的关系。
关于反激电路,一般用电解电容滤波,我记得教科书都有讲过,2个因素引起的纹波,因为电解电容的容量很大,所以每个周期充放电电量平衡引起的纹波远小过其ESR与电流的乘积。
nc965
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  • 2020-3-18 11:24:10
 
哪种占主导,不是给了你一个例子吗?既然硬开关的反激都可以轻松做到让容量占主导,软开关的LLC更应该可以,显而易见不应该有什么争议。
deep_thought
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副总工程师
  • 2020-3-18 11:35:12
 
无语。
nc965
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  • 2020-3-18 11:38:08
 
你认为LLC比反激更难?其实反激狂暴一倍不止。
deep_thought
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副总工程师
  • 2020-3-18 15:34:51
 
不是难不难的问题,是你在回避我的问题,反复强调你的论点。
nc965
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  • 2020-3-18 15:38:27
 
你的问题:
1、不知道你的观点是实际测量出来的,还是理论算出来的?
      实际测量见15楼,理论计算见11楼,这不是一种观点,而是事实。
2、有没有实际去查一下电解电容的规格书,看看它的容量多少?对应的ESR多少?
      经常查,电解电容容量和ESR,各个品牌系列有差异,但都不区分LLC和反激
3、这两个因素对应的纹波电压幅度多少?两者是什么量级的关系
     反激案例,两种纹波电压幅度大约都是250mV(15楼),一个数量级。LLC不会比反激表现更差(21楼)

多数情况下,容量比ESR对纹波的影响更大,7楼的调试方案你试试就知道了。其实大家都是这样试出来的,电解用多大?CBB用几个?用什么品牌?哪个系列?如何影响成本效益?都是这样试出来的。
deep_thought
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副总工程师
  • 2020-3-18 17:06:38
 
老是云山雾罩的。看起来像是个多路输出的波形。多路输出问题更复杂。
不管怎么样,请问你这个波形对应的图纸有没有?参数有没有?电解用的什么牌子的什么料号(有ESR数据也可以)?输出电压电流多大?有没有纹波电流的波形?
nc965
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  • 2020-3-18 17:17:15
 
别人的案例,出处有提示,因为它刚好处于临界状态,正好能说明问题。
很明显,它这个电容量偏小,250mV纹波偏大,由此你不难推测进一步加大电容量(比如再并个电解)的后果,一定是更低的纹波和更少比例的锯齿波成分,这才是正常的设计。意思是:合理的设计多半不是ESR纹波占主导地位,反激可以做到,LLC更没问题。
其实这个事在工程上并没有太多问题,纹波一定是电容量(而不是ESR)在控制,电解也不贵,选择大一点根本不叫事,都有很大的余地。
真正有问题的是电解发热,这涉及寿命,所以才追究ESR,追究与CBB搭配。
还有一个应用是VCC滤波电容,容量大了会引起启动困难,可以小到什么程度?就可以用那个判据,不小于临界值就算合理。
blueskyy
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总工程师
  • 2020-3-19 08:34:54
 
很详细,学习了 ~
电容的发热,李版的意思是因为纹波流过ESR导致?
nc965
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  • 2020-3-19 08:36:22
 
当然,ESR就是这样的定义
闪烁
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  • 2020-3-19 10:54:44
 
电容发热不仅仅是ESR发热,在充放电过程,电容的极间会类似于有一个涡流损耗
nc965
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  • 2020-3-19 10:57:21
 
都会等效到ESR
闪烁
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  • 2020-3-19 11:19:26
  • 倒数5
 
这解释太勉强了吧?
deep_thought
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副总工程师
  • 2020-3-19 09:18:05
 
你有没有考虑过再并个电解的结果,在电容量变大一倍的时候,总ESR也变小了一半? 那你看到的纹波电压是变低了,怎么判断出是电容量变大的影响还是ESR变小的影响?
blueskyy
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总工程师
  • 2020-3-19 10:00:27
 
呵呵,兄弟太认真了 ~
李版说的是对的,抓住主要矛盾啊 ~
nc965
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  • 2020-3-19 10:04:43
 
现在假设我说的是错的,那么请你说个正确的出来听听,并联后ESR纹波比例会因此增加?什么原理?
deep_thought
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副总工程师
  • 2020-3-19 10:34:03
 
正确的就是对于电解电容滤波方式来说,纹波电压是ESR占主导。已经做过仿真比较了。对于薄膜电容滤波方式来说,容量与ESR对纹波电压的影响会比较接近些。
你也可以仿真比较看看。
nc965
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  • 2020-3-19 10:38:49
 
我估计你的仿真模型有问题,真是你这样的话,反激的纹波永远都是锯齿波,而事实并非如此。
闪烁
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  • 2020-3-19 10:40:00
 
我也做了仿真,上面那位兄弟是对的
deep_thought
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副总工程师
  • 2020-3-19 11:18:49
  • 倒数6
 
欢迎讨论。
闪烁
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  • 2020-3-19 10:39:15
 
兄弟,同意你的说法,并联了两个电容,原先一个电容的电流纹波分摊到了两个电容,原来电容的ESR还是没有变,只是通过的纹波电流减小了一倍,所以表现出来的电压纹波也减小了一半;
nc965
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  • 2020-3-19 10:42:35
 
晕,你就是ESR=0,电容增加一倍,纹波也会降低一倍,这是谁的功绩?
闪烁
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  • 2020-3-19 10:47:52
 
加大容量,跟并联电容都是可以降低纹波的,这是肯定不用质疑的,楼主的意思是输出电解电容的纹波是ESR占主导因素
nc965
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  • 2020-3-19 10:49:02
 
如果不用仿真,你如何证明?能不能贴一个反激的实测波形?
闪烁
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  • 2020-3-19 10:57:31
 
你不是有实测波形吗?人家楼主仿真的数据你又说模型建错。
nc965
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  • 2020-3-19 10:59:57
 
我的实测波形与他的仿真结论不一致,这时你相信谁?你有三个选择:我的示波器有问题,我在骗你,他的模型有错,你怎么选择?
闪烁
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  • 2020-3-19 11:07:46
  • 倒数10
 
我选择相信楼主
nc965
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  • 2020-3-19 11:13:55
  • 倒数9
 
楼主早已潜水
闪烁
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  • 2020-3-19 11:01:40
 
这个很好验证,用一个1000uF的电解电容和10个100uF的电容并联,看看纹波效果就可以验证是不是ESR占主导作用
nc965
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  • 2020-3-19 11:04:47
 
真是聪明!那你首先需要证明那个1mF电解的内部不是10个100uF的电容并联的,还要让人知道你是怎么知道的。
deep_thought
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副总工程师
  • 2020-3-19 11:14:31
  • 倒数8
 
其实我也有个办法。来判断是ESR还是容量主导。在并联一个同样的电解电容时,同时在两个电解上串联适当的小电阻,保持总ESR不变,这时容量增加一倍,ESR不变,那么纹波电压会怎么样呢?
nc965
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  • 2020-3-19 11:16:57
  • 倒数7
 
原来你还在怀疑?并没有拿定主意?
deep_thought
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副总工程师
  • 2020-3-19 11:20:07
  • 倒数4
 
主意和观点见上面。这个是另一个佐证的方法。
nc965
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  • 2020-3-19 11:43:43
  • 倒数3
 
谁谁什么观点不重要,重要的是工程实践,实测。
闪烁
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  • 2020-3-19 11:56:33
  • 倒数2
 
工程实践的基础也是要捉住主要矛盾,基于理论分析;实际工程瞎整不排除能解决部分问题,没捉住主要矛盾瞎整,纯粹是浪费时间;
nc965
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最新回复
  • 2020-3-19 12:16:00
  • 倒数1
 
当你认为全世界工程师都没有抓住主要矛盾,都在瞎整的时候,电源和电解的产量仍然在飙升。
如果开关电源的纹波不是靠电容量而只能靠ESR来消除的话,电解电容这种商品在几十年前就应该被淘汰了。
qiuyuqiang01
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LV6
高级工程师
  • 2020-3-16 23:26:51
 
变压器绕组的纹波电流计算方式是有效值平方减去平均值平方开根号,这个纹波电流的有效值跟绕组后面接的电容容值没有关系,假设所有的纹波电流都流过了前面的薄膜电容,根据纹波电流的大小就可以计算出薄膜电容的电压,然后再看有没有可能所有的电流都流过薄膜。
xiaoyao929
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LV3
助理工程师
  • 2020-3-15 19:54:17
 
通常这个L的感量比较小,主要对环路调试稳定性有帮助,也对输出EMC有好处。
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