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未解决

全桥LLC可以采用钳位吗?

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masterhope
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  • 2019-12-14 09:13:53
10问答币
半桥LLC的谐振腔二极管钳位就见得多了,但是没有见过全桥LLC,昨天听有人说全桥也可以采用钳位机制,不知道是怎么样的?麻烦指引一下。


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nc965
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  • 2019-12-14 15:39:45
 
钳位是为了防止过压,有过压风险的除了开关管就是电容,开关管体二极管本身就是钳位,因此仅电容需要考虑钳位,图中电容挪一下位置,使其两端都有二极管即可
masterhope
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  • 2019-12-14 15:45:28
 
李版,这个谐振电容应该挪到哪里?请指点
nc965
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  • 2019-12-14 15:47:14
 

星宇
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  • 2019-12-14 23:36:40
 
谐振电容两端的电压都是浮动的,你这样如何钳位?
nc965
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  • 2019-12-15 09:48:19
 
仔细看看,电容两边红圈都有啥?
星宇
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  • 2019-12-15 11:27:37
 
你仿真一下看看吧!不然别人也不会用变压器钳位申请专利了!
nc965
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  • 2019-12-15 14:19:39
 
二极管平时不导通,能仿出个啥来?
l0ve-
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  • 2019-12-15 21:13:58
 
T1,T4开通时,谐振电容充电左正右负,当T2,T3开通时,谐振电容通过T2,下钳位二极管形成短路,结果T2爆炸
nc965
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  • 2019-12-15 23:01:52
 
嗯,貌似没这么简单,钳位二极管需要转移一下电平
masterhope
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  • 2019-12-16 14:14:28
 
李版你好!请教:
1.图中的钳位二极管两端,应该分别接到哪里?
2.该选用什么耐压过流等级的二极管?
3.钳位发生时,应该如何分析其作用过程?
谢谢!


nc965
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  • 2019-12-16 14:50:21
 
感觉这个电平不好衔接,看看7楼星版说的专利怎么弄的
masterhope
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  • 2019-12-16 20:34:13
 
星版,你说的全桥LLC里面的变压器钳位专利是什么样的?谢谢
星宇
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  • 2019-12-16 20:43:31
 
就是谐振电容两端接一个变压器,次级整流后接母线两端!
masterhope
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  • 2019-12-16 22:48:32
 
星版,这个“次级整流后接母线两端” 怎么样了解?
nc965
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  • 2019-12-17 09:06:28
 

masterhope
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  • 2019-12-17 22:32:16
 
哇,好复杂,就说图一吧,相对最好了解的,但是这个钳位的变压器应该怎么样设计呢?估计真调试起来,很难整吧
nc965
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  • 2019-12-18 11:19:47
 
图3应该更好用
呆头鹅
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  • 2019-12-18 11:20:11
 
可能电感也要分裂,这样变压器原边两个绕组电压就均衡了,也更像两个半桥串联了
nc965
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  • 2019-12-18 11:29:22
 
电感应该没必要分裂,原边可以调整匝比来适应,不一定非得1/2Np
masterhope
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  • 2019-12-18 21:52:03
 
水平有限,了解不了。
boy59
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  • 2019-12-20 09:58:28
 

先仿一个临界钳位状态的波形,红、绿线为谐振电容两端分别对地电压,蓝线为谐振电容电压(输入Vbus=400V)。
根据仿真结果全桥LLC因为浮地的缘故如果要钳位,钳位电压应为-Vbus~2*Vbus。
采用图1变压器隔离可以解决浮地的问题,图3的仿真结果如下:

左图是按图3搭建未接钳位二极管时的波形,右图是接入二极管后的波形,这个结构好像干扰到LLC的正常工作了。

boy59
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  • 2019-12-20 10:07:00
 

附上图1的钳位效果
nc965
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  • 2019-12-20 11:12:29
 
图1调整匝比试试?何种匝比钳位能量为0?可由此得出一般结论?
boy59
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  • 2019-12-20 12:00:01
 
钳位能量为0怎样理解?是指不发生钳位吗?
我的理解是对谐振电容钳位也就实现了对电流的钳位起到过载、短路保护作用。通常的钳位电路其谐振电容耐压不能小于Vbus电压,如果是通过变压器则谐振电容的设计就可以很灵活了。
nc965
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  • 2019-12-20 14:25:05
 
就是指不发生钳位的情况,感觉钳位只有在特殊(比如负载切换、开关机等)工况才应发生,正常工况不应发生钳位,效率最高。
是否可以通过这个仿真,求得该变压器适当的匝比、感量、磁密等设计参数。
boy59
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  • 2019-12-20 21:18:57
 

谐振时的短路电流大约等于钳位电压Vbus/Xc(Xc=1/(2*π*fs*Cr))。
nc965
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  • 2019-12-23 20:50:44
 
仿了一下:
18楼图3在谐振电感Lx也均分的情况下,与图1等效,波形与25楼相同。但是,此波形被明显削峰,是有钳位功率的,效率损失可观。
引起此种情况的原因是电容谐振时,端电压呈正弦波,满载时其谐振波形的峰值较之母线电压Vbus可能更高。
为避免此种不利工况,图1变压器应有适当的匝比,使电容电压降低至少相同倍率后再向母线钳位,方能达成无损钳位。
这意味着:要采用图3的钳位方式,一是谐振电感要对称割裂,二是输出功率要适当控制:

图4电路的谐振电感可以是一个如图对称的耦合电感,也可以是两只相同的独立电感。
显然,这种直接对电容端电压的钳位也有明显的优势,避免了图1专利电路关于钳位变压器感量(无论何种感量并联在电容上多少都会对曹路谐振产生影响)设计的困扰,也避免了超载(或者短路)工况时、较大的冲击电流对该变压器副边绕组线、径载流密度和磁密设计的纠结。
无疑,谐振电感一分为二是件痛苦的事情,但对于利用变压器漏感为谐振电感的磁集成应用则是重大利好消息:
  

boy59
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  • 2019-12-24 10:07:58
 
图4可行,可以等效为两个半桥的串联

至于钳位损耗,您在31楼也说了是特殊情况下才发生钳位的正确工况不发生,那么还需要考虑钳位损耗对效率的影响吗?
您图4中的变压器模型是saber中找的还是后来自己修改的?
nc965
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  • 2019-12-24 10:21:41
 
特殊情况也包括设计不满足本议题,因为并没有规定说谐振电压不能大于Vsub,比如你37楼的参数,这样钳位就存在较大的效率损失。
这就引申出一个问题:LLC谐振电压多大合适?有没有最佳值?Vlxp = Vcxp = Vsub 是不是最佳设计?
boy59
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  • 2019-12-24 10:41:40
 
后一句话,明白了。
nc965
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  • 2019-12-24 11:08:13
 
比如38楼图5,与图4参数完全对应,看似简单,但并不是拿上去就可以用的,一定要诸参数配合,务必使Vcxp ≤ Vbus才能奏效。其中的关系颇为复杂,做一下工作?
boy59
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  • 2019-12-24 11:26:40
 
二者较难兼得,或者说对应一固定输入Uin只有一个最佳的输出功率,满足最优谐振参数+钳位的效果。
呆头鹅
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  • 2019-12-24 14:16:19
 
半桥钳位也有同样的问题
boy59
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  • 2019-12-24 15:55:25
 
不知道实际电路一般是如何设计的?下面的满载时从低压-谐振-高压输入的谐振电容电压值

宽输入应用中输入电压的变化规律跟谐振电容电压的规律刚好是反的,如果按低压钳位设计到高压输入时短路功率会很高。
下面的是按谐振250W,Vcr=400V 设置的参数同原来的参数对比

图中红色为原DC增益,蓝色为满足谐振点钳位的DC增益
呆头鹅
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  • 2019-12-24 16:35:45
 
没按宽电压来设计,但加二极管钳位,是为了过载时打断谐振过程,不进入容性区,限流可以通过提高开关频率来实现,从加大谐振电感,减小频率变化范围来看,小电容,大谐振电感更好。
星宇
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  • 2019-12-24 20:36:28
 
带重载,突然断电试一下看看!
呆头鹅
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  • 2019-12-25 09:17:05
  • 倒数9
 
钳位是实时的,重载,突然断电,母线电压快速下跌,谐振电容电压更易达到上限或下限,有钳位,电流在mos和钳位二极管之间循环。不会造成电源崩溃。
星宇
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  • 2019-12-26 00:02:49
  • 倒数7
 
你上面的意思是不加钳位二极管好吧!
呆头鹅
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  • 2019-12-26 10:08:22
  • 倒数4
 
我说的不够清楚,我的意思是限流可以靠拉高频率,而钳位的主要目的是避免进入容性区。不用钳位二极管来限流,设计起来会方便很多。
星宇
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  • 2019-12-30 21:06:17
  • 倒数3
 
你按我说的测试一下看看!
nc965
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  • 2019-12-24 21:51:22
 
相关设计参数你们慢慢研究,现在紧接着38楼精彩继续,看看谐振电容的钳位究竟能做到什么程度?
基于磁集成LLC还有更简明有效的钳位方法【首创】:
   
此电路(与图5运行参数相同)对原边感性元件的中性点钳位,等效对谐振电容的钳位。即使钳位点远离谐振电容,但突发状态时仍然第一时间对谐振电容端电压实施了有效的钳位。这源自于对曹路能量的及时和有效的控制,从上下二极管钳位动作可以明显看出来。
很明显,此种方法移植到独立谐振电感时,仍然需要对谐振电感一分为二:


采用图8的方式,可以将谐振电感Lx割裂的痛苦减轻到最小程度:
            

其中,甚至并不需要真正割裂谐振电感,Lx中心抽头电流(数量级)较小,只是为了获得一个钳位电平,无需将主绕组割裂,如右图局部抽头也是可以的。
注:图6也可按此办理

nc965
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  • 2019-12-25 09:23:48
  • 倒数8
 
再晒一下图1专利电路,然后继续后续讨论

     
星宇
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  • 2019-12-26 00:06:57
  • 倒数6
 
你这个图与我说的那个是一模一样的!
nc965
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  • 2019-12-26 08:30:51
  • 倒数5
 
这个专利电路实际上很不好用
nc965
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  • 2019-12-20 11:09:38
 
图3不加钳位是否与常规电路等效?
boy59
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  • 2019-12-20 11:54:45
 
图3不加钳位跟常规电路等效。
nc965
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  • 2019-12-20 14:19:59
 
仿真文档上传一下
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  • 2019-12-20 20:25:58
 
凑够5个字 LLC_brige_Clamp.rar (4.72 KB, 下载次数: 10)
nc965
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  • 2019-12-20 21:24:00
 
2007,版本太低,不能打开
boy59
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  • 2019-12-20 21:28:05
 
LLC_brige_Clamp07.rar (4.94 KB, 下载次数: 8) 忘记是可以另存为07版的了。
nc965
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  • 2019-12-20 21:43:33
 
还是不行,晕,截图吧
boy59
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  • 2019-12-20 22:01:43
 

LLC_clamp071.rar (4.93 KB, 下载次数: 8)
LLC_Clamp073.rar (4.93 KB, 下载次数: 8)
不好意思,可能我只把名字改成07而下面的格式给忘记了。不知您要的是哪个?图1和图3的都上传了。
bake_ql
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LV8
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  • 2019-12-15 21:50:00
 
当然可,有paper专门分析的;
星宇
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  • 2019-12-15 23:01:07
 
可以用二极管钳位?
Coming.Lu
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  • 2019-12-25 08:17:10
  • 倒数10
 
一样可以加钳位。
I123456
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LV6
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  • 2020-10-1 09:14:09
  • 倒数2
 
应该是这样的

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I123456
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  • 2020-10-1 09:17:06
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