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初试张工“准谐振”技术

一年前看到j版发的那几个张工的“准谐振”技术样机,被深深震撼了!

ZCS+ZVS,确实能实现MOS损耗最小化和最大限度提升工作频率。

由于自己正准备开发LLC架构型的充电器,所以在开发中就把能实现ZCS作为兼顾的目标之一。

在初步整定LLC项目以后,按奈不住折腾开了张工的“准谐振”

图一为折腾的母板,也是华汇金泽电子即将量产的LLC充电器

 

空载波形(黄、紫为栅极波形,蓝为电容端波形,绿为变压器初级电流波形,下同)

中载波形

重载波形

实验结果,MOS由于处在ZCS状态,损耗确实比较小,带来的一个好处是方便把工作频率做高,用较小的变压器做出比LLC更大的功率。

但在实验中感觉“准谐振”技术相比LLC也不是没有缺点,个人感觉电压利用率比LLC要低,更适合多个并联使用

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2017-02-13 13:26
哎呀, 是哪里搞来的产品的这个准谐振技术的产品的呀,与我说的一模一样的呀,看来,不是只有我做了,人家也做了,完全一样,就是,就是这种技术的波形,这一下千真万确的了,太有意思了,我所有高谈阔论的就是这么一个技术了,即四代技术,一个帖子的紧跟张工的四代技术 ,我的新一代软性开关电源变换技术就是这个的呀,这个就是我说的近0流开通与关断,一点点励磁电流即低下一条线是为了创造开关管的0电压开通的条件,就是这么一回事了。
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2017-02-13 13:30
@zhangyiping
哎呀,是哪里搞来的产品的这个准谐振技术的产品的呀,与我说的一模一样的呀,看来,不是只有我做了,人家也做了,完全一样,就是,就是这种技术的波形,这一下千真万确的了,太有意思了,我所有高谈阔论的就是这么一个技术了,即四代技术,一个帖子的紧跟张工的四代技术,我的新一代软性开关电源变换技术就是这个的呀,这个就是我说的近0流开通与关断,一点点励磁电流即低下一条线是为了创造开关管的0电压开通的条件,就是这么一回事了。
你说的电压利用率比较低是什么意思,解释一下。
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gaohq
LV.8
4
2017-02-13 13:53

你这个多大功率? 效率多少?

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2017-02-13 14:21
能坚持这么久也算不错了。
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hmy123456
LV.6
6
2017-02-13 19:04
@心如刀割
能坚持这么久也算不错了。[图片]
张工的技术应该有不少人在钻研了
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2017-02-14 09:20

很不错的波形。

张工的电路是性价比最高的,实现ZCS+ZVS的电路。(性价比最高,有利于大范围推广)

当然4个MOS管以上的或三电平之类的电路。也可以实现ZCS+ZVS。但成本就上去了。。




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2017-02-14 10:55
已经被添加到社区经典图库喽
http://www.dianyuan.com/bbs/classic/
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2017-02-14 11:43
@电源网-fqd
已经被添加到社区经典图库喽http://www.dianyuan.com/bbs/classic/
这个波形还不是最理想的,满载,零尖峰,无毛刺,杂波
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binglian66
LV.5
10
2017-02-14 13:55
@zhangyiping
你说的电压利用率比较低是什么意思,解释一下。
好久没看到张工发新帖子了,张工什么时候讲讲你的五代心得。

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abo1900
LV.2
11
2017-02-14 14:51
求原理图
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2017-02-14 16:36

赞一个,围观。

看来是要把PQ2020搞到1000W的节奏啊

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gaohq
LV.8
13
2017-02-14 16:59

多大负载时电流达到完全正弦 ? 这用的是IGBT吧?

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szw2014
LV.3
14
2017-02-14 18:07
@gaohq
多大负载时电流达到完全正弦?这用的是IGBT吧?
顶!希望这是纯技术性讨论!
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2017-02-14 18:36
@zhangyiping
哎呀,是哪里搞来的产品的这个准谐振技术的产品的呀,与我说的一模一样的呀,看来,不是只有我做了,人家也做了,完全一样,就是,就是这种技术的波形,这一下千真万确的了,太有意思了,我所有高谈阔论的就是这么一个技术了,即四代技术,一个帖子的紧跟张工的四代技术,我的新一代软性开关电源变换技术就是这个的呀,这个就是我说的近0流开通与关断,一点点励磁电流即低下一条线是为了创造开关管的0电压开通的条件,就是这么一回事了。
坐等师傅们讲课。
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2017-02-14 20:08
@szw2014
顶!希望这是纯技术性讨论!
学习啦
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zhangyiping
LV.9
17
2017-02-14 20:26
@szw2014
顶!希望这是纯技术性讨论!

我迟来了一步,不那么高调了,针对提到的存在一点波形尖峰问题,怎么产生的呢,估计使用普通的结电容比较大的管子【器件比较便宜】,好好对一下,是不是电流到近0状态出现,说明接近0电压导通,不是完全0电压导通,低下空区与正弦波电流峰值的比值非常大,看样子是励磁能量略为不够,存在一点点的容性开通现象,就产生谐波了,如果励磁电流增大一点就可以比较彻底的实现0电压开通了。我之前提到的变压器初级电感与谐振电感的 比值大概,具体情况具体看待,调整一下实现0电压开通,那么,这个尖峰毛刺谐波估计几乎将没有了。

    任何情况下,开关管参数有快速慢速一些的,即结电容存在大小关系,总之,结电容小的总是损耗小一些,比较贵,结电容大的损耗大一些,便宜,当然,结电容大速度慢的使用的频率比较低,结电容小的速度快使用频率比较高,如果美国的使用非常高甚至达到1兆,开关管一定非常特殊,高频器件贵,那位黄先生提到磁芯2020的挑战1000瓦,磁芯与开关管要求非常严格,普通器件根本不可能,还有,控制用什么芯片,UC3825比3525使用频率高多了,但300千赫以上也不行了,目前,使用频率非常高的芯片我真的不知道是什么,老美就有这个功夫与技术,好几百瓦像火柴盒那么大,频率达到1兆了,所以就变压器非常小,开关管高频器件损耗小,两者还有技术都必须具备,这个材料比较贵,我根本就不知道高频磁芯与器件在哪里,故不能使用太高的频率。

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zhangyiping
LV.9
18
2017-02-14 20:40
好像这里的设计频彔比较高,那么,结电容能量=CVVF的因为 F高需要比较大,【0电压导通的条件是励磁电流能量LII>CUU的一点点,满足就可以了,励磁电流更大实现0电压开通条件更加充分,但损耗也增大一些,刚刚好最佳了,实际差不多就可以了】,就必须更大的励磁电流了,如果频彔低一些的的励磁电流就相应可以小一些,与这个公式的频率有一些关系。除非使用比较昂贵的高频开关管器件的频率就可以提高不少了。
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gaohq
LV.8
19
2017-02-14 23:15
@zhangyiping
哎呀,是哪里搞来的产品的这个准谐振技术的产品的呀,与我说的一模一样的呀,看来,不是只有我做了,人家也做了,完全一样,就是,就是这种技术的波形,这一下千真万确的了,太有意思了,我所有高谈阔论的就是这么一个技术了,即四代技术,一个帖子的紧跟张工的四代技术,我的新一代软性开关电源变换技术就是这个的呀,这个就是我说的近0流开通与关断,一点点励磁电流即低下一条线是为了创造开关管的0电压开通的条件,就是这么一回事了。
开关频率一定,负载越重谐振频率越低,谐振频率是由Lr 和Cr 决定的,Lr 和 Cr是固定的,这个谐振频率是怎么变的呢? 张工可否解释下?
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2017-02-14 23:42
@zhangyiping
我迟来了一步,不那么高调了,针对提到的存在一点波形尖峰问题,怎么产生的呢,估计使用普通的结电容比较大的管子【器件比较便宜】,好好对一下,是不是电流到近0状态出现,说明接近0电压导通,不是完全0电压导通,低下空区与正弦波电流峰值的比值非常大,看样子是励磁能量略为不够,存在一点点的容性开通现象,就产生谐波了,如果励磁电流增大一点就可以比较彻底的实现0电压开通了。我之前提到的变压器初级电感与谐振电感的比值大概,具体情况具体看待,调整一下实现0电压开通,那么,这个尖峰毛刺谐波估计几乎将没有了。  任何情况下,开关管参数有快速慢速一些的,即结电容存在大小关系,总之,结电容小的总是损耗小一些,比较贵,结电容大的损耗大一些,便宜,当然,结电容大速度慢的使用的频率比较低,结电容小的速度快使用频率比较高,如果美国的使用非常高甚至达到1兆,开关管一定非常特殊,高频器件贵,那位黄先生提到磁芯2020的挑战1000瓦,磁芯与开关管要求非常严格,普通器件根本不可能,还有,控制用什么芯片,UC3825比3525使用频率高多了,但300千赫以上也不行了,目前,使用频率非常高的芯片我真的不知道是什么,老美就有这个功夫与技术,好几百瓦像火柴盒那么大,频率达到1兆了,所以就变压器非常小,开关管高频器件损耗小,两者还有技术都必须具备,这个材料比较贵,我根本就不知道高频磁芯与器件在哪里,故不能使用太高的频率。
频率1~2M的芯片还是不少的,另外,可以用MCU、DSP啊,这些都不是问题,另外现在碳化硅跑几百K还是没问题的,西门子也推出了工作频率能到3M的磁芯,当然,现在属于TDK了。
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2017-02-15 13:28
MOS管损耗小,并不代表整机的损耗比较小吧?从变压器电流波形看,有很大的一部分时间里,并没有能量传输过程(即能量并没有从原边传到副边),个人感觉整机的效率未必有LLC高;
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281946
LV.2
22
2017-02-15 14:43
@dxsmail
很不错的波形。张工的电路是性价比最高的,实现ZCS+ZVS的电路。(性价比最高,有利于大范围推广)当然4个MOS管以上的或三电平之类的电路。也可以实现ZCS+ZVS。但成本就上去了。。

有原理图是吗?采用什么拓扑结构呀

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gaohq
LV.8
23
2017-02-15 15:21
@andy.zhou.nuaa
MOS管损耗小,并不代表整机的损耗比较小吧?从变压器电流波形看,有很大的一部分时间里,并没有能量传输过程(即能量并没有从原边传到副边),个人感觉整机的效率未必有LLC高;

MOSFET的损耗主要发生在开和关时刻,导通后由于其Rds很小其损耗甚微。

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2017-02-15 16:16
@gaohq
MOSFET的损耗主要发生在开和关时刻,导通后由于其Rds很小其损耗甚微。
大哥,MOSFET的损耗比LLC的MOSFET损耗低,并不代表整个电路的损耗就比LLC的低;我关注的重点是整个电路的损耗,并不是MOSFET的损耗。
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zhangyiping
LV.9
25
2017-02-15 16:27
看来,尽管我以前谈论了那么多技术内容 ,明白的一说,就是开关电源是无线电技术非常高深难懂的,没有相当基础与多年实践经验的人,也许基本上理解技术非常困难,许多人不知道水太深了,那么,以上认识与了解,还都是一知半解多多了,不得不我还继续解释与说明一下一些原理,增强理解力了。下面,我继续谈论一些,下一帖。这里新手没有多少实践经验的人不少,真正搞懂甚至是非常困难的。
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zhangyiping
LV.9
26
2017-02-15 16:33
@zhangyiping
看来,尽管我以前谈论了那么多技术内容,明白的一说,就是开关电源是无线电技术非常高深难懂的,没有相当基础与多年实践经验的人,也许基本上理解技术非常困难,许多人不知道水太深了,那么,以上认识与了解,还都是一知半解多多了,不得不我还继续解释与说明一下一些原理,增强理解力了。下面,我继续谈论一些,下一帖。这里新手没有多少实践经验的人不少,真正搞懂甚至是非常困难的。
大家以为LLC的全部电流波形就效率高了,其实不高,为什么,即环流也叫做励磁电流大,大电流关断,相当一部分,就比如40瓦日光灯电感镇流器,0,4安,按照40/220=0,18安,那么,超过一半多电流没有做功了,电流的平方*电阻就是功率,按照0,4/0,18的平方是五倍了吧,如果没有这个环流,那么,损耗就减小了五倍即五分之一了吧,LLC的就是环流无用功了,而且大电流关断存在关断损耗了,就是说LLC的效率其实做不高的 ,为什么,就是这个原因了。继续
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zhangyiping
LV.9
27
2017-02-15 16:38
@zhangyiping
大家以为LLC的全部电流波形就效率高了,其实不高,为什么,即环流也叫做励磁电流大,大电流关断,相当一部分,就比如40瓦日光灯电感镇流器,0,4安,按照40/220=0,18安,那么,超过一半多电流没有做功了,电流的平方*电阻就是功率,按照0,4/0,18的平方是五倍了吧,如果没有这个环流,那么,损耗就减小了五倍即五分之一了吧,LLC的就是环流无用功了,而且大电流关断存在关断损耗了,就是说LLC的效率其实做不高的,为什么,就是这个原因了。继续
我们仔细研究研究LLC的励磁电流是三角波,叠加正弦波电流,关断大电流是显而易见的,这里关断电流非常小,励磁电流非常小,一样大,满足开关管结电容能量的励磁电感能量大一点点就创造了开关管的0电压开通了。由于有事情,我出去了,晚上再谈,等待。
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2017-02-15 16:43
@zhangyiping
我们仔细研究研究LLC的励磁电流是三角波,叠加正弦波电流,关断大电流是显而易见的,这里关断电流非常小,励磁电流非常小,一样大,满足开关管结电容能量的励磁电感能量大一点点就创造了开关管的0电压开通了。由于有事情,我出去了,晚上再谈,等待。
大师可否教下我你的四代技术
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zhangyiping
LV.9
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2017-02-15 19:23
继续谈,也许看到电流占空比问题,感觉电流应力比较大,LLC的一概电流占空比一直就是高,我上面说了就不再重复了,要知道这个一概与硬开关的移相的都是电流占空比调节的,不同是电流方波存在高电压大电流的开通与关断,损耗不久比较大,而且,输出串联电感器是恒流源,电流一直不间断,那么,换向是输出二极管大电流高电压硬转换的损耗比较大,如果LLC的是0流转换的损耗就比较小了。LLC多谐振其实真正半硬半软开关,之前无论移相电路其实都还是硬开关的方式,是完全硬开关的改进型,这里看看电流几乎是0电流导通与关断的,才是真正的软开关,就是所说的四代技术了,还有更加先进的就是五代技术,也是占空比始终高,一种更加先进的方式实现的,就是全谐振技术了,这里是准谐振技术,比多谐振技术强,过去没有,移相技术一度称之为软开关,其实,属于硬开关机二代技术。
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zhangyiping
LV.9
30
2017-02-15 20:10
@zhangyiping
继续谈,也许看到电流占空比问题,感觉电流应力比较大,LLC的一概电流占空比一直就是高,我上面说了就不再重复了,要知道这个一概与硬开关的移相的都是电流占空比调节的,不同是电流方波存在高电压大电流的开通与关断,损耗不久比较大,而且,输出串联电感器是恒流源,电流一直不间断,那么,换向是输出二极管大电流高电压硬转换的损耗比较大,如果LLC的是0流转换的损耗就比较小了。LLC多谐振其实真正半硬半软开关,之前无论移相电路其实都还是硬开关的方式,是完全硬开关的改进型,这里看看电流几乎是0电流导通与关断的,才是真正的软开关,就是所说的四代技术了,还有更加先进的就是五代技术,也是占空比始终高,一种更加先进的方式实现的,就是全谐振技术了,这里是准谐振技术,比多谐振技术强,过去没有,移相技术一度称之为软开关,其实,属于硬开关机二代技术。

有关效率问题,我们知道硬开关的移相电路的电流方波占空比关系,占空比大的效率高,占空比小的效率低,是一条斜三角上升关系,就是以最大功率输出满占空比为衡量确定变压器与散热器尺寸,如果是LLC的不一样,就是谐振点上效率最高但还不是损耗就非常小,因为存在环流与励磁电流,即不仅大的电流关断,满载尤其升压状态就变成大电流关断,【因为频率低了励磁电流明显增大,这个属于反激能量占了相当大的一部分】,是正弦波电流与反激电源叠加构成的,即可以升压的原因,但效率明显降低了,因为反激电源的效率比较低了。

    那么,效率不是三角上升曲线,而是山峰型,也是八字型,即八卦了,自相矛盾就是说大载,满载,LLC多谐振的频率变低了,我们知道上面也提到了频率低可以更小的励磁能量就可以了,频率高需要的能量更大,即0电压导通的条件,轻载频率高了,导通时间短了,励磁电流同样减小了,那么,造成的即频率低時【公式X=2*3,14*FL],与频率关系太大了,当不需要時,多给多余了,需要時却没有了,频率高需要更大能量这时更小了,按照两倍频率开始变成变频变占空比到三倍为0 ,0是无穷,间歇振荡了,但导通时间非常短的产生的励磁电流非常小,变成开关管高电压导通又由于频率高,损耗就大了,如果只有调频,间歇振荡的纹波大,不连续,通常采用3525控制方便就是调频与调占空比同时进行,这个往往为什么轻载反而开关管发热比较厉害,完全空载不会,因为,间歇振荡平均频率低,大部分时间不工作,倒是轻载产生比较严重,其实,做过LLC的大家都有发现这个问题,当时我老早发现却无能为力,后来才采用了准谐振的模式了,就是这么一个原因一个道理了。

    要知道我国01年就做成了LLC的方式,现在步入了2017年,超过15年了,技术在发展,认识在深入,科技在进步,不可能停滞不前的,我国落后西方,老美总是20年以上,如准谐振技术那个发明专利1995,09,05是不是20年以上了,我也看过美国的一款电源,就不是LLC多谐振的,变压器初级电感非常大,电流正弦波,启发来自这里,就是这么回事。人家有防火墙的,搞不懂就没有了,这个抄袭模仿不了就没有了,也不是那么容易的事情,不断深入的过程了。

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zhangyiping
LV.9
31
2017-02-16 13:31
@javike
频率1~2M的芯片还是不少的,另外,可以用MCU、DSP啊,这些都不是问题,另外现在碳化硅跑几百K还是没问题的,西门子也推出了工作频率能到3M的磁芯,当然,现在属于TDK了。

不知道黄工说的1-2兆的芯片的型号是什么,介绍一下,还有,就是有控制芯片,那么,,高频磁芯材料与开关管结电容非常小的又在哪里,我一无所知,高频磁芯一概可以形成高科技的材料即高科技产品一概不能出口中国,即遏制中国,低端产品又大量进口中国制造,导致美国贸易逆差中国顺差非常大。

    我看相当东西不好买,中国国情好像必须低端就是老生常谈的物美价廉,一概恶性竞争拼价格,粗制滥造多,好技术人家非常封锁遏制,中国人一旦做出来老美的市场就没有了,所以,千方百计,防火墙必然的,冤家死对头的,称之头号竞争对手的呀。

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