【我是工程师】新一代软性开关电源变换技术专题讨论

你们好，过几天我就要上料了，在这个论坛里，专门谈技术的话题，我以前写过论文，这里是半论文的方式，总有从开头谈起，对一二代的技术内容，大家估计不陌生，我总结式而且比较简要地谈一些优缺点，特征，我想，就是这个技术不少人还是一知半解呢，我会在此充分的补充说明一下了，这是技术发展史上的重要的里程碑，然后重点地谈大家只知道的llc即多谐振技术到底有什么严重的不足，他真正的原理和特征是什么，缺点是什么，大家会看那llc的技术原理，尽管极少数人能看懂一些，但是，论文的理论非常片面，还是一句话，空头理论多多，看了也是一知半解的，不够全面，我老早就看过了，该说的一概没说的，其实非常片面，看得一头雾水连我也不例外，其实也是扯淡的空头理论，相当多的一概省略了，非常不给力，怪不得至今大家看不懂，一些实践者才有了一些深入的理解，不然，老是我如何，相当多的论文都是如此，公式一大堆，套套的一大堆，满专业词汇一大堆，搞懂了才发现绕了非常大的一个弯子了，本来是可以直接说的，通俗一些，所以，不要只顾看书本，片面谈理论，那其实都是骗人的，看看那理论，我看了，大部分理论都没有涉及，非常欠缺，什么也不知道了，那一些文人也是糊弄人的多多呀，也误导了不少人，我说了，我也发表了不少的论文，我也知道他们是怎么写论文的，我是深有体会的，就是拍脑袋空头理论言之无物的多多了，很多经不起实践的检验，就是理论一大套，说起来一大套，却做不出来的。

    我说了，llc的理论论文就是胡扯的东西多，还有不少书上的理论也一样如此，好多是错误的，或者需要的没有，不需要的一大堆，在这里我是说了实话的，llc原理对我来说非常熟悉，非常全面，对许多人确实是一知半解了，好多人根本看不懂了。所以，我国的电源技术落后就落后在这里了。

    我才不明白，01年我国就出现了llc的产品，十四年过去了，用这一技术的还寥寥无几，所以就停滞在三代技术上，看看现实，那时用的还是磁带的随身听和立式放音机，到处卖的还是磁带，不要忘了，技术的发展非常快，可14年了，谐振技术还没有得到推广，又为什么呢，就是学问不行了，所以也制约了技术的发展，如今大谈创新，确实，浮躁的社会浮躁的人不大在乎学问，就是抄抄抄，就是模仿成风不做学问，所以技术落后就落后在这里了，而且，糊弄人的一大套理论也误导了人，就是我们这个社会的特色了，以上言论有何不妥的话，见谅。

你的技术也不很先进。。现在软件加智能的时代。。DSP模拟块专业的PWM IC的技术。以后电源走智能化。磁性材料也是小型化。MR 肖大工程师

我说一下，软件在开关电源的辅助的功能，首先是硬件，开始不懂DSP，其实不神秘，再集成，分立有分立的灵活，集成有集成的灵活，越集成带来的有死板不灵活的一方面，防模仿上有优势，但干吗那么复杂电路呢，新技术首先实现了电路的简化，把好多复杂的控制都省略了，正如我上面提到的什么保护电路，近同步控制的整流复杂的控制一概省略了，电路简单用不着复杂的控制电路了，比如，用3525,358运放就可以了，【包括339等】，智能化首先硬件功能上，再用软件控制，其实一回事。磁性材料可是硬件，小型化首先是硬件架构，与软件无关，软件无法改变性质，就是大脑，全靠机体功能，肌体不行就不行了，软件与硬件切切不可混为一谈，硬件就是碗块陶瓷一样不小心掉了就坏了，软件就是皮球掉了不坏，罢工了。

    我上面说的没错，就说那个世纪电源网，有全桥谐振的谐振电容二极管鉗位的电路，理解上看似对的，其实错了，就是进一步理解发现逻辑不大对，大家也信了，如果实践一下是行不通的，开始我也打算试一下，半拉拉，发现不对，所以就没有试下去了，及早发展问题的好，否则会走弯路的，这就是空头理论，没有实践过的东西了。类似这种情况多着呢，很多理论就是凭空想象的经不起实践检验的。

请简述一下优缺点，期待中

以上三代都是传统技术，就说三代，我国从01年就出现了，尽管如今还非常少，还比较陌生，但14个年头过去了，变传统了。

    我先从头开始吧，一代技术的电路结构大家非常熟悉，有典型的RC吸收器，会损耗相当多的能量，最早用494控制，然后用3524，再改用3525，包括UC3825，UC3846电流型，这个结构简单，但开关管是工作在四大状态，即高电压导通和关断，大电流导通和关断，需要非常严格的快速电路保护功能。

    这个电路的最大特点是，漏电感越小越好，一大就不行了，在死区时间会有严重的谐波出现，漏电感一大，电流变化率就大，产生的电压变化率就大，这样，容易产生开关管的米勒电容效应发生共态导通现象就要爆管了，那么，什么措施呢，我们当年是用一层初一层次，匝数一层刚刚好，这样的漏电感非常小，RC吸收器甚至可以不要了，总之，漏电感越大的吸收器也要同时加大，而且开关管的驱动速度低一些的好，即减小电流电压的变化率，这样的效率是比较低了，不过，这个模式到现在还在使用，包括250伏的电力电源，但已经穷途末路了。第一代不好做的地方就是低电压时的漏电感天生比较大，而且变压器绕制比较难，看看电焊机用3525的变压器的绕法非常复杂，就是降低漏电感所采取的措施。但低端低技术的产品还在使用。而且还非常多见，技术容易理解易懂结构简单。严重不足就是效率太低了成本非常高，设备非常大，但低投入制造了高成本的产品，用3525，制造使用的还很多。

    我这里包括二代输出是窜一电感，数值非常大时就是恒流源，就是死区也通过电流了，产生的结果就是二极管被最大电流下强制的换向了，这个典型的硬开关状态，会产生谐波和开关损耗，但输出纹波比较小了，输出卢波电容非常轻松，几乎没有电流。

    就说漏电感越小越好，效率就提高了一些，但弊端是什么呢，就是蜜绕的匝间电容比较大了，产生EMC，而且，变压器制作比较麻烦。不过，当年我们做的多了，低漏电感的效果好，后来，才步入了四管的移相电路，包括伪相移，专业词汇称有限双极性电路。

    好了，下一贴谈第二代技术的简要原理和特点，优缺点了。

五代，只是四代准全谐振的一个特例，就是开关频率等于谐振频率。。。

五代的对PFC的要求更高了。PFC要满足输出动态响应的要求。。。

顶！

坐等更新~

    是的，上面漏了一个隔直电容，大家知道补一下就可以了，现在，我就来谈一下第二代型技术的简要原理与特征，这个也是目前最流行的最广泛的应用电路，500瓦以上大部分就是这一的通用技术领域了。这里有三种模式，基本相似，一种是，显然左臂是滞后相位，右臂是超前相位了，占空比是固定的，就是像两块砖头相互移动，共同交叉部分是实际的导通脚了，就是pwm化，但这个电路有一缺点，就是，时间的固定，首先导通的一臂首先关断，C2C3充放电减缓了电压的上升彔，即du/dt，可以减小开关管的关断损耗，完成后产生即ZVS化开通，滞后关断的实现了零流关断，即ZCS化，ZVS的这一臂就要非零流关断了，而实现ZCS的一臂就要非零电压导通了，所以不能两全其美了，存在局限。

    第二种是改进型，j即伪相移，也称有限双极性电路，就是左臂的是固定脉宽，右臂是可调脉宽，也是最终形成的pwm了。虽然大同小异，但有一点差别，固定脉宽死区时间固定，即占空比0.45，由于回路的电流有大小，电流大时C2C3更短的时间就充放完了，不是问题，为了减小开关管的关断损耗，就是把这两个缓冲电容加大一些，但问题就来了，当回路的负载小的电流也小了，这时需要较长的时间充满电了才会形成ZVS,由于固定的时间短了，将失去了ZVS,这时就要产生容性开通损耗了，所以第一种的缓冲电容必须比较小，第二种呢，形成规律了，即轻载时电流小了，但这时的占空比也小，恰到好处就是死区时间比例地长了，可以更长的时间满足缓冲完了之后实现ZVS化，所以效果好，开关管的关断损耗更小。实现第二种的方式早就有电路原理和参考图的介绍，我当时用的是双稳态电路，在3525的触发之下，形成了无稳态电路，即多谐振荡器，利用双极性存在的存储效应的延时时间倒过来利用了【固定超前臂】，具体不详细讨论，当然，介绍的电路有用CD4069做不断翻转电路可以实现，我试过，不是太可靠，有可能失误就坏了。所以多谐振荡器比较好。【当然有专用的集成电路控制器】。第三种就是三电平了，适用高电压如三相380伏输入可以用TRFP460，耐压500伏的管，实际上就好比是上下两个半桶水分压是一半了，上下控制轮流导通的完全移相型的结构，据说艾默生就有采用这一电路，而且还用上了DSP电路，科陆电子非常早就做过了，可靠性不是太好。

    总结，是否串上一个小的电感器，就是当漏电感比较大时去掉，漏电感比较小时串上，比如250伏输出电压高的漏电感是比较小的，这时就要串上一个小电感补充一下，所以不像一代硬开关电路漏电感越小越好，不要RC吸收器，效率就比较高了。由于移相是死区时间短，所以不会产生谐波。

    但不足是，ZVS非ZCS一臂，另一臂的ZCS非ZVS了，存在矛盾，尤其是输出整流卢波是电感器，与一代硬开关完全一样，存在较大的二极管的硬关断的损耗，一二代的回路的电路波形是，由于如果一代的漏电感非常小，就是完全方波电流了，二代有了一定的漏电感或串上小电感器，产生倾斜的近方波电流了。二代同样要用高速的严格的保护电路了。实际产品非常多，从效率来看，提高了但还不是非常高，技术的发展就步入了第三代llc多谐振软开关电路，过去将二代移相技术说成是软开关，从后面来看，还是归于硬开关变换器了，从现在来看，llc严格来说是中间的半硬半软开关了，因为还不是零电流关断，而是小电流关断了。下去再讲llc多谐振软开关电路和特征，优缺点，以及存在的局限。从代数看，一代不如二代，二代不如三代，三代有不如四代，所以，技术的发展就是不断解决存在的技术问题，步步高的改进的过程，缺点局限从大变小的不断完善的过程，就是一个个里程碑了。

有句话不知当说不当说，作为技术的引领者，应该对相关技术保持一定的严谨性，这样不至于误导初学者，望能斟酌。

同时若能用表格之形式进行优缺点的对比，这样会更直观、简洁、易懂，且能承上启下。

    当然，不可能面面具到，详细讲原理的篇幅是非常长的，而且那么多年来，重点的谈移相技术内容的多，不论书本还是网上都不少，有详细的分析，时间波形坐标图，控制原理，这里适合比较有基础的人阅读的，层次比较高的，因为读者的水平有高中低各个档次，低层次的认真看看书本，就是这个技术，恐怕讲了好多年了，估计一些人还是半懂不懂的，还有，单单做移相的多，伪相移的少，其实，伪相移的专业上称的有限双极性，早就有相关介绍了。

    但是，一二代技术根本不涉及谐振方面，有一个谐振频率的公式，到了谐振技术，比较高深一些了，那么，在这一技术里至今我国还是一个弱项，在14年的时间里，至今懂得设计应用的很少，都只是模仿，有资料也一概看不懂的多多，这个技术都还搞不大懂，就无法进一步下去了，所以14年了，还实际应用寥寥无几了。LLC多谐振升级就是准谐振，全谐振，从三代就到了四代五代了。目前，我的号称五代还有争议，但四代倒是没错的，以及四代的改进型了，就是好比移相技术的改进型就是伪相移了，又称有限双极性。前者伪相移比较好理解，后者专业词汇比较不好理解了。

    补充说明一下，后两图删除，就是谐振电容的两管并上画错了，是半桥左边的两只管，属于半桥结构。下面再补上，然后论述。

    也许，确实LLC早就火了，在05年大家也关注这个，那时可是开始不少在研究还有人做了产品，源自通合01年末做的产品非常轰动了，【通合用3846】那时大家是用3525来做的，我是其中的一位，模仿有就是抄通合的，艾默生也是那时有一个专门的组搞这一技术方面的，后来也看到一些，在LED上非常多见，那完全是克隆做的，但功率小比较容易做成，在大功率上的做的还不是太多，我说的是要单独的设计，不是模仿的，这个估计还不多吧。

Eltek的高效机架构是Bridgeless PFC+FB_LLC+Synchronous Rectifier，是全数字化DSP控制的，Emersonnetworkpower也一样。

言归正传，还请Mr. Zhang继续,期待你的大作...

感觉电路方面用的恰当才是最好的。数字处理器挺先进，做手机充电器有市场吗？

    大家别急，我重点就要谈论llc内容的，会比较系统深入地谈论的，这才是最精彩的，我那时开始资料非常欠缺，有一个过程，后来网上有了具体的论文，但对我已经过时了，我搞懂了，但注意了，空头理论就是在这里了，一大堆理论，真正的原理却忽略了，我早就看过了，很难看懂的，一头雾水的多呀，实质原理什么，公式一大堆，用不着的，把真正原理都忽略咯，看了也是一知半解的，而且，欠缺矛盾不足的一概没有了，我会挖出非常多的，前面我只是脆片化的谈了一些，如果没有问题，我又怎么可能正好两年时间，即2013秋到2015就是中秋节吃月饼时产生了准谐振的模式，结果也就当年的12月15日就申请了发明专利，我早就发现了技术问题和不足之处了。我是用3525做的，新的方式有一个过程，即认识不断深入，一开始还一知半解，后来就非常到位了。大家迷恋的llc，也只知道这个技术，就要被我大揭其短了，这个恐怕还是头一回呢，llc怎么让我很反感一样，其实有道理的，不会莫名其妙的，有理有据的，大家遇到了，我早就发现问题了，所以有了新的方案了，只是一时没有实现罢了。

    不过，要肯定的是，llc对二代移相确实是技术上的一大进步，所以如今也开始流行了，但不是终点，是在当时确实不错的技术方案了，大家还在移相电路上大谈特谈呢，比如09年我参加的电源工程师交流会，还重要的内容就是移相型技术方案了，那时根本不涉及llc技术，所以llc对于中国还是非常新的技术了。但已经落后了，我国技术就是相当滞后，不知为什么，挑战llc会非常新鲜的热门的话题了，大家一定非常感兴趣吗，只是，有人懂也一概不说的，好多技术内容都是如此，网上看不到的，新的非常保密不公开一样，我可是说了大实话的，好多技术你网上是看不到的。