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未解决

LLC突然被钳位

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dsp2407
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LV8
副总工程师
  • 2018-8-30 22:46:49
10问答币
接前两天发的帖子,在这里重新梳理一下发一个新帖吧!案子情况大致如下:
一、半桥LLC拓扑
1.输入390VDC,输出90V/20A,谐振频率125K,最低频率设置为87K,空载开机频率300K,主电路了加入了两个快恢复二极管作为保护钳位用;
2.K值=3.5(在这里暂时请不要问我为什么K值这么低,受制于很多因素,折中取舍的),谐振电容Cr=148nF,谐振电感Lr=11uH,励磁电感Lm=38.5uH;
3.主变采用双EE42/21/15磁芯并联(PC40材质),并采用从来没试过的磁集成方式,骨架挡墙结构,原副边用利兹线绕制,原边10T,副边4T,副边绕组对称绕制,最终得到原边感量为Lp=49.5uH(副边开路),漏感为11uH(副边短路),为了变压器得到这个参数组合,死了几百亿脑细胞。
二、调试问题所在
1.如图所示的谐振电路,A点为原边GND,B点为高压端390V,C点为谐振电容另外一端,用电流钳测试谐振电流,并且用高压探头测试CA即谐振电容电压波形(示波器设置为交流档,探头100倍衰减),然后同步监测谐振电容电压以及谐振电流;
2.发现在带载17A输出的时候,各方面都比较正常,此时的工作频率为108K左右,比最佳谐振点125K低,心里觉得还是可以接受的,但是略微加大一点负载到17.5A,突然发现输出电压90V开始下跌,并且此时工作频率为芯片的最低设置频率87K,当时还奇怪以为是进入了限流模式,但是一看谐振电流就知道钳位机制其作用了,被限制了功率输出。
3.让人奇怪就在这里了,在17A的时候工作频率为108K,也就是说如果继续加载,应该是频率逐步下跌的而不是一下子就跳到最低工作频率87K,输出就差那么0.5A,但是谐振电流以及谐振电容电压波形就一个天地了,有一种突然被钳位从而功率受限制的感觉。因为手头上暂时也没有太多的负载组合,无法从17A逐步0.1A加上去观察情况。
4.测试谐振电容电压的时候示波器设置为交流档,如果改为直流档,那么其峰值确实是因为超过了高压端390V,导致钳位二极管导通,如果拿开这个两个钳位管,那肯定功率可以继续输出直到满载,但是这两个钳位管还是要的。
三、如何解决问题
请问如何解决这个过早被钳位的问题,重新调整K值?加大Cr降低其压降?那涉及到主电路的东西就要改很多了,谐振电感等等,一想起就头疼半天,实在是被那个磁集成的变压器整怕了。我之前选用的基本都是高K值5~7左右,分体式方案,也用这种钳位机制,从来没有发生过过早被钳位的情况。

恳请各位帮忙在现行基础上,如何能有效的处理这个问题,非常感谢!









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dsp2407
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LV8
副总工程师
  • 2018-8-31 09:45:26
 
下面是刚刚测试的谐振电流波形以及谐振电容电压波形,此时谐振电容电压波形用的是示波器直流档,可见用直流档的时候,其电容电压峰值确实达到了390V,故钳位二极管此时起作用,电容电压被钳制,限制了输出功率。不过我奇怪了,谐振电容C点对A点的电压波形,不是应该用交流档测试么?如果是交流档,那么问题就来了:以谐振过程正半周后半周期为例,此时C点对A点的电压也就是195V而已,但是B点对于A点一直都是390V,此时二极管V16怎么会导通从而发生钳位?


1.直流档测试谐振电容电压波形:




2.交流档测试谐振电容电压波形:




andywang
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LV8
副总工程师
  • 2018-8-31 10:37:20
 
个人看法:
1.发生钳位时,PFC 390V电压确认一下是否下降
2.如果没有下降,加大Cr应该可以推出满载功率的
请参考。

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dsp2407
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LV8
副总工程师
  • 2018-8-31 12:33:14
 
1.母线390V没有问题的;
2.我知道加大这个Cr可以,但是这个不是根本的处理方法,最好的方法应该还是改变这个K值,可是被这个集成变压器害惨了,要得到想要的匝数以及漏感组合,和变压器厂家嘴皮都磨平。
3.朋友你觉得,测试这个谐振电容电压,也就是我上面说的CA这两点,示波器用直流档还是交流档,我认为是后者,但是如何解释“以谐振过程正半周后半周期为例,此时C点对A点的电压也就是195V而已,但是B点对于A点一直都是390V,此时二极管V16怎么会导通从而发生钳位?
andywang
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LV8
副总工程师
  • 2018-8-31 13:30:46
 
我都是用直流档去测的
dsp2407
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LV8
副总工程师
  • 2018-8-31 13:39:20
 
为什么是用直流档去测试?难道这个电容上不是交流电压?
赤bms
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LV4
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  • 2018-10-13 13:34:58
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这里的这个电压是交流,但你是测的相对的东西。C点相对于A点的电压。肯定用直流。交流的正向有195V,还有负向电压啊。加起来还不是到了钳位点。
wangdongchun
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LV12
专家
  • 2018-8-31 12:43:37
 
快反二极管不适合做钳位使用的

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dsp2407
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LV8
副总工程师
  • 2018-8-31 13:41:36
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那请问有什么管呢?我一直都是用快恢复,这几年一直都是这样使用,没发现什么问题,只不过这个反向恢复时间要求尽可能的短。
gnaijnaoul
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LV6
高级工程师
  • 2018-8-31 18:33:51
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你的这个钳位二极管使用没问题吧?
我感觉这样钳位后你的LLC的增益就不能大于1了,不知道我的理解是不是正确的。
回去了仿真试试看。
电压被钳位,输出电压达不到设定值,控制环使劲降低频率,最后降到下限。

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赤bms
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初级工程师
  • 2018-10-13 13:32:12
  • 倒数8
 
你这种情况确实可以通过调节K来改善。钳位的目的是为了防止谐振电容振过压。这个看你的电容的耐压是多大的。一般我们选用的都在600V以上了。所以这里没有必要直接用二极管钳位。二极管钳位后电压在0-400之间。如果用200V的TVS管。且可以放到-200~600之间。钳位一般出现在突加载,输出动态,或者输出短路的瞬间情况。这些工况短时间的钳位几个波是没有问题的。
沧海v桑田1
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LV6
高级工程师
  • 2018-10-13 19:48:50
  • 倒数6
 
你这种情况,要想不发生钳位,最有效的方法是增加变压器副边匝数。
五六电源
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LV8
副总工程师
  • 2018-10-13 22:22:15
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钳位,要么电容容量太小,要么设计工作频率太低。
dongdongde12345
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LV6
高级工程师
  • 2018-11-21 14:07:03
  • 倒数4
 
请问一下 llc  钳位的好处是啥呢
五六电源
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LV8
副总工程师
  • 2018-11-22 20:32:59
  • 倒数3
 
防止谐振电容过压过流损坏。
好像还能有点限流作用,不记得了不确定,好久没这么干了。
peng425
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LV6
高级工程师
  • 2018-11-23 10:00:02
  • 倒数2
 
加大电容和增加漏感可消除这个削顶。既然你不想改电容和电感,那你只有提高电路的最低工作频率了。
xiecm007
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  • 2018-12-10 17:08:22
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PFC电压提高也可以消除
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