LLC電源的設(shè)計(jì)調(diào)試
發(fā)布時(shí)間:2024-12-24作者:admin點(diǎn)擊:323
LLC電源屬于軟開關(guān)電源系列,這一類拓?fù)淇梢詫?shí)現(xiàn)零電壓開通及零電流關(guān)斷。我們學(xué)習(xí)LLC拓?fù)涫欠裥枰葟能?a href="http://h3926.cn/">開關(guān)電源著手呢,個(gè)人認(rèn)為沒有必要。把LLC電源拓?fù)洚?dāng)作一種常規(guī)的拓?fù)鋵W(xué)習(xí)可能心態(tài)會(huì)平和很多,畏懼心也會(huì)小一點(diǎn)。
初學(xué)者不應(yīng)該把LLC拓?fù)湎氲倪^于復(fù)雜。一件事情想的過多,只會(huì)加劇自己的畏懼心理及抗拒情緒。抱著遇到問題解決問題的心態(tài)去學(xué)習(xí),我認(rèn)為是比較科學(xué)的學(xué)習(xí)心態(tài)。
關(guān)于LLC電源的講解準(zhǔn)備分為七大步驟:
第一步LLC半橋拓?fù)湓碇v解
第二步LLC半橋拓?fù)浞抡?/p>
第三步LLC半橋小信號(hào)分析
第四步LLC半橋閉環(huán)電路仿真
第五步LLC半橋完整電路仿真
第六步LLC電路設(shè)計(jì)及計(jì)算
第七步LLC實(shí)物調(diào)試
我以常規(guī)的半橋串聯(lián)LLC拓?fù)錇槔M(jìn)行分析講解(后面的均以半橋串聯(lián)LLC為例)。
半橋串聯(lián)LLC拓?fù)浞譃槿蠼M成模塊,分別是方波發(fā)生器,諧振網(wǎng)絡(luò)及整流濾波環(huán)節(jié)。其中方波發(fā)生器用于將直流電壓轉(zhuǎn)換為脈沖方波輸出至后級(jí)諧振網(wǎng)絡(luò)。諧振網(wǎng)絡(luò)通過變壓器的漏感(Ls),初級(jí)電感(Lp)及串聯(lián)電容(Cr)形成諧振,促使變壓器初級(jí)側(cè)電壓及電流錯(cuò)相,實(shí)現(xiàn)零電壓開通,零電流關(guān)斷。

上面講解了LLC拓?fù)涞慕Y(jié)構(gòu)組成,由其拓?fù)淇梢灾繪LC電源拓?fù)涞暮诵耐瑫r(shí)也是難點(diǎn)就在于其諧振網(wǎng)絡(luò)的分析。要想真正把LLC諧振網(wǎng)絡(luò)理解透徹必須將諧振網(wǎng)絡(luò)涉及的參數(shù)均標(biāo)注出來,只有讓它充分曝光,才能使大家對其原理有較深的印象。
下圖為LLC諧振網(wǎng)絡(luò)的詳細(xì)參數(shù)圖:

由上圖可以知道LLC諧振網(wǎng)絡(luò)的核心其實(shí)還是變壓器,只不過常規(guī)的硬開關(guān)電源我們都希望變壓器的漏感越小越好,而對于LLC電源則需要通過工藝控制其初級(jí)漏感的數(shù)值,使其可以參與電路某個(gè)時(shí)間段的諧振。
如果大家有心,可以將全橋LLC拓?fù)浜陀查_關(guān)全橋拓?fù)溥M(jìn)行比較,大家會(huì)發(fā)現(xiàn)所謂的全橋LLC只不過是引入了LC諧振單元而已。硬開關(guān)全橋拓?fù)渥儔浩髌鋵?shí)也存在諧振,這類諧振是由其變壓器漏感以及電路存在的各類雜散電容產(chǎn)生的,只不過由于變壓器漏感及雜散電容數(shù)值過小,其組合所產(chǎn)生的諧振對電路本身的時(shí)序并無實(shí)質(zhì)性影響,所以被大家可以忽略。
換句話說,在硬開關(guān)全橋拓?fù)涞幕A(chǔ)上人為加大變壓器漏感及諧振電容參數(shù)使其所產(chǎn)生的諧振波足以影響電路拓?fù)涞臅r(shí)序,個(gè)人認(rèn)為這便是全橋LLC拓?fù)湔Q生的初衷吧,僅僅是猜測而已。對于知識(shí),我喜歡溯源,喜歡站在初創(chuàng)者的角度來闡述自己的想法。
前文講解的LLC諧振網(wǎng)絡(luò)可以看作是由初次級(jí)漏感,激磁電感及理想變壓器組成。通過交流等效電路分析法可以將LLC拓?fù)溥M(jìn)一步簡化,下圖為交流等效模型:

從交流等效電路的角度分析,可以發(fā)現(xiàn)LLC拓?fù)溆袃蓚€(gè)諧振頻率,分別為f1=1/(2pi*√ ̄Lr*Cr),f2=1/(2pi*√ ̄Lp*Cr)。實(shí)際電路調(diào)試中保持次級(jí)開路測得初級(jí)電感量即為Lp,短路次級(jí)測得的初級(jí)電感量為Lr。
上面整了一堆公式有什么意義呢?通過上述兩個(gè)諧振頻率點(diǎn)與變換器本身的驅(qū)動(dòng)頻率f的對比可以約束LLC拓?fù)涞闹C振頻率范圍。大家可以對比f1,f2及f的關(guān)系得出何時(shí)能實(shí)現(xiàn)功率管的軟開關(guān)。當(dāng)工作與輕載狀態(tài)時(shí),諧振頻率為f2=1/(2pi*√ ̄Lp*Cr),此時(shí)漏感,初級(jí)電感均參與諧振,此狀態(tài)電路工作頻率較低。當(dāng)工作與重載狀態(tài),諧振頻率為f1=1/(2pi*√ ̄Lr*Cr),此時(shí)僅僅是初次級(jí)漏感參與諧振,該階段電路工作頻率較高。
LLC電源拓?fù)淦渲C振網(wǎng)絡(luò)阻抗特性是偏容性還是感性呢?當(dāng)為容性特性時(shí),電流超前電壓90度,當(dāng)為感性特性時(shí),電壓超前電流90度。因?yàn)長LC諧振網(wǎng)絡(luò)需要保證電壓超前電流,所以其諧振網(wǎng)絡(luò)阻抗特性為偏感性的。
為保證諧振網(wǎng)絡(luò)為感性特征,必須確保其開關(guān)頻率大于諧振頻率f2。通常諧振網(wǎng)絡(luò)的頻率為f2。