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原创

深入理解LLC工作原理及其特性-part2

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我在网吧
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LV6
高级工程师
  • 2022-8-14 16:54:49
   通过自己调试测试10多KW开关电源,自己将从开关频率和器件温升方面,带初学者深入了解LLC增益曲线和LLC使用优缺点
一、开关频率(设置的谐振频率点为140K;K值为12;最小Fmin值为39K)
输入电压 半载 200A 满载 空载
输入下限 89K 87K 216K
输入额定 138K 131K 126K 270K
输入上限 159K 283K

从上面表格可以看到,
输入额定时,半载及以上,处于升压区,实现LLC Mos管ZVS,副边Mos管ZCS;
输入下限时,增益增大,负载大范围处于升压区,实现LLC Mos管ZVS,副边Mos管ZCS;
输入上限时,增益较小,全输出范围内,处于降压区,实现LLC Mos管ZVS;
二、温升方面
下面,将进一步从器件温升方面,带大家深入了解LLC;
副边Mos管温升情况
满载 输入额定输入下限输入上限
Q65 86.818度 93.775度94.603度
Q1 82.37度88.394度88.808度
Q6482.274度88.766度89.926度
LLC Mos管温升情况
满载输入额定输入下限输入上限
Q2 56.33度61.794度63.159度
Q452.324度56.822度58.302度
Q557.068度61.962度63.748度
从器件温度进一步讲解LLC使用的优缺点;可以看到副边Mos管
输入额定满载输出时,开关频率接近谐振频率点,效率较高,因而副边Mos管温度相对于输入上下限满载输出较低;
输入上限时,增益较小,全输出范围内,处于降压区,实现LLC Mos管ZVS;副边实现不了ZCS,因而副边Mos管温升方面较高;
输入下限时,增益增大,负载大范围处于升压区,实现LLC Mos管ZVS,副边Mos管ZCS;因而副边Mos管温度相对于输入上限较低;相对于额定输入,温度较高,因为开关频率87K,远离谐振点,效率较低,因而温升较高;
下面,将从谐振腔的角度分析温度情况,可以看到
输入上限时,LLC-MOS管实现了ZVS,但还有关断损耗;上限时,增益较小,存在较大的关断电流,因而开关损耗增加;温升最高;
输入额定时,开关频率接近谐振点,效率较高。因而温度最低。在此同时,处于谐振点附近时,可以把谐振电感和谐振电容当做一条导线,阻抗最低,因而谐振电感温度也是最低的。

三、最小开关频率设置合理性
这边设置的最小开关频率为39K,为了电源可靠性,应增加20K的裕量,即59K;这样在跑过载以及短路时,输入下限的同时,实时开关频率要大于59K,避免进入容性区域,进而损坏电源;
从上面的表格可知,输入下限满载输出时,开关频率87K;设置还是合理的;

LLC增益曲线

LLC增益曲线
谢开源
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LV10
总工程师
  • 2022-8-15 12:14:33
 
1)你的10多KW,用的是全桥LLC还是半桥LLC?
2)通常整机低压输入时效率较低(比额定输入电压时低2-4%),所以请问把谐振点设在低输入电压好点,还是设在额定输入电压好点?为什么
我在网吧
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LV6
高级工程师
  • 2022-8-15 21:49:17
 
1)用的是多路半桥LLC;
2)  把额定输入设在谐振点好点;通常还得考虑电源类型和客户需求
2.1  客户需求方面,客户系统常使用额定输入,对效率要求较高,把额定输入设在谐振点好点
2.2  电源类型方面,如服务器电源,对掉电时间要求比较高,常把PFC输入电压上限设在谐振点,充分利用二区的升压特性。
2.3  如选用输入低压下限,设在谐振点,使用LLC拓扑就显得有点大材小用;输入上限和额定输入情况下,实现不了副边ZCS的效果,副边损耗较大,EMI效果也不好;轻载情况下,开关频率很高,控制效果相对较差;以上是个人看法。
wyxdy2014
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LV8
副总工程师
  • 2022-8-17 22:18:29
 
有原理图吗,都不知道Q2,Q4,在哪里呀?
我在网吧
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LV6
高级工程师
  • 2022-8-18 22:21:25
  • 倒数7
 
原理图保密,哈哈
谢开源
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LV10
总工程师
  • 2022-8-18 13:51:28
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嗯,有道理
冰美式
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LV6
高级工程师
  • 2022-8-18 10:36:09
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一般带PFC的话,低压输入跟高压输入对LLC来说都是输入不变,不动变压器和谐振电容的情况下,谐振点不变,开关频率只跟着负载跑,所以谐振点“设在低电压还是额定电压”是什么说法
我在网吧
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LV6
高级工程师
  • 2022-8-18 18:43:31
  • 倒数8
 
注意容差分析,这样算出来的变压器匝比才比较准些;
冰美式
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LV6
高级工程师
  • 2022-8-19 11:40:14
  • 倒数5
 
匝比理论值只是个大概的参数,精确输出是用环路去调,在下拙见:匝比设计考虑的越多(与实际情况越相近),输出纹波越小,匝比考虑的越少(与实际情况相略大),可能输出纹波会大一些,环路差一点
jerlin1333386
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LV2
本网技师
  • 2022-8-19 09:22:49
  • 倒数6
 
学习了很好的资料
woweiwoxin
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LV6
高级工程师
  • 2022-9-20 15:08:50
  • 倒数4
 
多路半桥并联,各相间均流的问题是如何处理的?
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LV6
高级工程师
  • 2022-9-20 23:25:43
  • 倒数3
 
这台电源是数字电源,两路三相交错LLC;DSP_PWM模块发波,PWM发波频率一样(各路LLC频率一致),就没采集各相间电流;
就输出端电压/电流送入DSP_ADC模块;

zwjiang
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LV8
副总工程师
  • 2023-11-2 12:32:21
  • 倒数2
 
学习学习,感谢楼主分享
zgy_chenxin
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LV6
高级工程师
最新回复
  • 2023-11-9 13:00:06
  • 倒数1
 
谢谢分享!
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