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450W LLC分享

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  • 2023-10-18 11:16:58
各位大佬,最近看了一些大佬的LLC的资料,于是想自己也做一款LLC电源,就根据网上一些资料,目前计算下数据,先发出来分享下,后续把原理图和PCB画好,再分享出来,最后调试下,希望能一次上岸,如果有问题,请各位批评指正。
LLC前级是PFC输出,所以下方参数LLC输入额定是390Vdc,

参数输入:
Vindc:390V(340Vdc~400Vdc)
Vout:24V/19A
Pout:450W
Fsw:100k
谐振电感比值:6
维持时间20ms

论坛上有太多理论资料,就不理论分析了,直接上计算



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  • 2023-10-27 09:41:33
 
补充原理图和PCB。
有些器件是目前公司产品在用的,我先暂时涂掉了,应该不影响阅读,请谅解。

PCB_PCB1_2023-10-27.pdf

1.32 MB, 下载次数: 64, 下载积分: 财富 -2

PCB

SCH_Schematic1_2023-10-27.pdf

693.8 KB, 下载次数: 99, 下载积分: 财富 -2

Schematic

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  • 2023-10-31 08:23:32
 
补充变压器部分:
第一次绕变压器,外观有点糙,使用的双槽骨架。理论上Lm+Lr=336uH,Lr=48uH,与实际绕的值偏差较大,磨一磨气息。

变压器

变压器

变压器

变压器

漏感

漏感

感量

感量
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  • 2023-11-3 14:04:05
 
继续补充。。
搓了3个变压器,第一个漏感大了,第二个漏感小了,第三个和之前计算的漏感接近,使用第三个变压器然后再迭代下之前的计算。。

变压器图1

变压器图1

变压器图2

变压器图2
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  • 2023-11-6 16:46:40
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在板子回来之前,补充一个开环仿真。

根据实际绕的变压器Lr迭代计算了Cr,Cr从52nF改成了48nF,看起来要24V输出,要在70K~80K之前才行。

Fsw=70K

Fsw=70K

Fsw=100k

Fsw=100k

Fsw=120k

Fsw=120k

70k输出

70k输出
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  • 2023-11-17 13:32:55
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近期认真阅读了TI的一篇讲解LLC的很经典的文章,“Designing an LLC Resonant Half-Bridge Power Converter”,收获颇多,分享下几点感受。这篇文章论坛里很多,就不上传了。

1、网上各种计算LLC的公式有很多,公式都是比较接近,但是不会完全相同,我在第一版本计算的时候就参考了很多计算案例,有的在Q的选择上留下裕量,有的在过载后再留下裕量,有的在增益上留下裕量,有的把转换效率的损耗也计算进去,加到计算最大增益里,这里也留裕量,那里也要留裕量,留的位置多了,也搞不懂到底溜了多大余量。包括在计算增益时由于使用的是FHA的近似模型,这个模型只在谐振点增益是近似的,在谐振点左侧,由于模型的原因,实际上会默认再留出增益裕量。所以最终设计完到底有多大余量,还得实际验证下。

2、计算的方式可以从前往后算,可以根据前人经验取好K值,计算最小最大增益,计算等效Rac,计算Q值,计算Cr,计算Lr,计算Lm等等,这种方式有缺点,自己做变压器的时候,实际变压器的Lr和计算的Lr很可能有比较大出入,这就需要重新迭代计算,还有另一种计算方式,也可以从后往前计算,根据输入输出确定n,根据功率选好变压器后,绕制完变压器首先确定Lr,再磨一磨气息就确定Lm,根据你想工作的开关频率等于谐振频率周围,确定Cr,再来确认Q值,然后验证过载下的Q值和额定下的Q值都能满足增益要求,如果不满足,调整Cr和谐振频率,再改下Q值,以满足增益要求。

3、在整个设计过程中,各种计算方式最终目的是让LLC满足增益要求的同时,还要工作在ZCS区域(至于是CCM还是DCM,我觉得不是很重要,但是最好在DCM下好,原因大家都知道,但是DCM下要考虑短路时,要使频率迅速提高到谐振点以上,进入ZVS区,因为这时候的Q值曲线是最窄最尖的,这应该是一个要点),其实就是要确认最大负载,最低电压那个增益点,不要进入ZCS,还有一点裕量就可以。我想满足了这些不至于使电源损坏,效率可以慢慢优化。

4、空载下Q值得增益曲线在谐振点左侧增益应该很高,在谐振点右侧趋近平滑。这时候Lr和Lm都参加谐振,就是第二个谐振频率,第二谐振频率可能会比设计的最低工作频率低(设计的最低工作频率应该比最大增益的频率还低一点),最低工作频率可以通过修改电阻修改IC的工作频率范围,如果发生这种情况,增益降不下来,输出电压怎样稳住呢?这个还没有想清楚。

5、关于电容的选择,最好使用金属化聚丙烯薄膜电容就是CBB电容,耐压需要计算下,但是一般就高于300V了,如果使用安规的薄膜Y电容(MKP)是否可以?安规Y电容的305Vac其实不满足电压要求,但是之前看安规电容实际耐压要高很多,所以还想问下是否可以使用305Vac的安规薄膜Y电容(MKP)替代CBB电容来做Cr电容?

如果有讲的不对的地方,请各位大佬批评指正,谢谢。
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  • 2023-11-20 16:33:22
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基本焊完了,还差一个PFC的快恢复二极管和一个431,先发两张图更新下进度。
PFC的电感目前感量是300uH左右,需要重新绕下,计算的大概要512uH左右。

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zwjiang
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  • 2023-11-4 12:40:21
 
学习学习,感谢楼主分享
一支小兔子
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  • 2023-11-5 23:05:35
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进展怎么样了?你输出24V,后面反馈部分 没有必要增加LDO稳压的。  LLC参数是OK的
dgj1
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  • 2023-11-6 10:53:54
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好的,谢谢。我看L6599的一些应用案例中加上了,我就先加上了。

已经开始打板了,等焊完了,我再上传实物图
cqs1975
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  • 2023-11-15 17:12:01
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进度到哪步了?
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  • 2023-11-16 08:57:07
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还没焊完,还有些物料没到,下周能开始调试下。
c0sm0s
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  • 2023-11-26 21:13:02
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设计计算文档有吗?                    
dgj1
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高级工程师
  • 2023-11-28 08:41:13
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TI,“Designing an LLC Resonant Half-Bridge Power Converter”,这篇文章就是,讲的很细致。
infortrans
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  • 2023-11-30 10:13:20
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学习一下。感谢大家的无私分享!
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