您好, 登录| 注册|
论坛导航
您好, 登录| 注册|
子站:
商城:
论坛首页    电源技术综合区
  •  发帖
  • 收藏

LLC谐振电路的工作原理困惑
阅读: 8405 |  回复: 28 楼层直达

2018/03/18 16:27:48
1
tangze
电源币:0 | 积分:1 主题帖:2 | 回复帖:4
LV3
排长

QQ截图20160321155901  玩大发了! 英飞凌最新无人机套件LARIX免费试用 招募中

QQ截图20160321155901  想学你就来!DSP学习板免费试用 限时申请


想学习LLC拓扑,但一直搞不懂其中的原理,在网上也查了一些资料,始终感觉是云里雾里.

就拿 RLC串联谐振电路来说,要想使其发生谐振,那么首先肯定要输入一个交变的信号到电路里,且这个交变的信号频率要跟谐振频率正好相等才行

我理解不了的是:

1.   LLC 电路中每一个完整的开关周期里,只有在上管导通时候 才给它一个占空比为50%的方波,就假设这个上管导通时输入的是正半周,那下管导通时根本就没给电路负半周的信号,这样一来 整个电路就没有交变的信号输入  它是怎么就发生了谐振呢?

2. 可不可以这样理解,LLC不是发生谐振,而是发生 LC 振荡,通过 L C 之间的能量交换,在这个过程中来得到正弦波?

3.  我看好多资料讲工作过程都是从下管先导通开始讲起,如果整个电路在初始状态,L C 里没有能量,那下管先导通有什么用呢?

希望大侠们指点指点 谢谢啦

标签 LLC
2018/03/19 09:27:34
2
虎虎虎123
电源币:1256 | 积分:3 主题帖:1 | 回复帖:137
LV4
连长
沙发
2018/03/19 09:34:18
3
Tju木木
电源币:104 | 积分:9 主题帖:7 | 回复帖:81
LV4
连长

1.上管导通输入信号是VIN,下管导通输入信号是GND,这个就是交变信号。仔细理解下交变信号的含义。

3.工作过程是循环的,不是说从下管导通开始讲实际电路就是下管先导通。肯定是上管开始导通后电路才开始工作。

2018/03/19 14:18:41
4
tangze
电源币:0 | 积分:1 主题帖:2 | 回复帖:4
LV3
排长

1.还是有点不太明白,可不可以这样理解,其它的先不管,假如电路工作在谐振状态,电流跟电压没有相位差,是同向.  且电容已经充满电能,左边为负。 右边为正。

 

2.在整个上管导通时的前一半时间里。外接激励电源电流跟电容(Cr)放电的电流同向,此时激励电流从电源正极出发,经过上管,经过Cr,经过Lr, 经过 Lm 到电源的地,再经过电源本身,回到电源的正极.

3. 电容放电的路径也从电容正极(右边)出发, 经过 Lr,经过 Lm 到电源的地,经过电源本身,再从电源的正极出来,经过上管,回到电容的负极(左边)。

4. 在整个上管导通时的前一半时间结束时刻,电容放电完毕,放电电流达到最大,电容上的电压为0,电感 Lr 储存电容上的能量。

5. 紧接着,上管导通时的后一半的时间开始,激励电流还是从电源正极出发,经过上管,经过Cr,经过Lr, 经过 Lm 到电源的地,再经过电源本身,回到电源的正极.

6. 同时,由于电感 L r 的特性使电流不能突变。电感 Lr 此时 就相当于一个电源了,这时电感 Lr 左边为负,右边为正,电感 Lr 反向给电容充电.  充电电流从电感的正极(右边)出发,经过 Lm 到电源的地. 经过电源本身,再从电源正极出来,经过上管,经过电容,回到电感的负极(左边)。

7上管导通时的后一半的时间结束时刻,电感 Lr 反向充电结束,反向充电电流为0 ,电容 Lr 储存电感上的能量,但是电容 Lr 上的极性却是左边为正右边为负。

 

 

 

 

 

 

 

 

2018/03/19 14:42:33
5
tangze
电源币:0 | 积分:1 主题帖:2 | 回复帖:4
LV3
排长

1.然后上管关闭,下管导通,在下管导通的前一半时间里,电容又放电,电容放电路径为: 从电容正极(左边)出发,经过下管,经过 Lm,经过Lr,回到电容的负极(右边)。

2.在下管导通的前一半时间结束时刻,电容放电完毕,电容上的电压为0,放电电流达到最大,电感储存电容上的能量。

3.在下管导通的后一半时间开始时, 由于电感的电流不能突变,相对于上一次来说,电感又再一次反方向给电容充电。

4. 此时电感 Lr 相当于电源,左边为正,右边为负,充电的路径为:  从电感的正极(左边)出发,经过电容Lr,经过下管,经过 Lm,回到电感 Lr 的负极(右边).

5. 直到下管导通的后一半时间结束时刻,电感给电容充电完毕,充电电流为0,电感上的能量为0,电容储存电感上的能量。电路又回到起始状态.

 

2018/03/21 14:46:22
6
当下做起
电源币:21 | 积分:4 主题帖:5 | 回复帖:61
LV4
连长
看楼主说这么多都是去理解LC的谐振过程了,把目光放大一点来看,上开下关,为谐振腔注入能量;下开上关,谐振腔自己形成环流。至于工作频率的问题,也很好理解,当工作频率低于谐振频率,谐振腔成容性,高于谐振频率,谐振腔成感性。对于LLC来说,当工作频率处于两个谐振频率之间的时候才有LLC谐振,输出二极管能零电流关断,高与谐振频率的话就只有LC谐振了,二极管有反向恢复尖峰。
2018/03/24 11:24:46
7
tangze
电源币:0 | 积分:1 主题帖:2 | 回复帖:4
LV3
排长

谢谢你的回复,我基础不太好,可能一时还不能理解透。

不过我还有几个问题想请教一下。

1. 上图中流过 Np 上的电流是什么电流呢,如果说是谐振电流,那此时的谐振电流是向上的,而它却是向下的,这是为什么呢???

2018/03/24 11:37:01
8
tangze
电源币:0 | 积分:1 主题帖:2 | 回复帖:4
LV3
排长

2.  次级的二极管导通时,次级就有输出电压了,那么初级绕组就被次级钳位,初级就有电压了,电压为 n*Vo  此时初级就有励磁电流了,不管是正向的还是反向的,那为什么这个励磁不是从零开始上升呢??

2.  励磁电流的回路是经过哪些地方呢??

2018/03/24 11:56:14
9
tangze
电源币:0 | 积分:1 主题帖:2 | 回复帖:4
LV3
排长

 上管导通时,母线电压加在初级变压器上,上正下负,根据电磁感应原理,电流从初级同名端进,从次级同名端出,的确是次级的上面一个二极管导通。

而当下管导通时,并没有母线电压加载在变压器上,是如何根据电磁感应原理 判断出次级的哪个二极管导通呢,我看资料上都是下管导通,但我就是分析不出来其中的原理,

希望大侠们帮帮我这只菜鸟吧 ,这段时间想这些问题 头都大了

2018/03/25 18:14:27
14
当下做起
电源币:21 | 积分:4 主题帖:5 | 回复帖:61
LV4
连长
下官开通的时候电流反向了
2018/10/16 17:32:46
29
司磊磊
电源币:2 | 积分:1 主题帖:0 | 回复帖:2
LV1
士兵
在死区时,即上管又导通到关断,而下关即将导通,此时电流为正逐渐减少,变压器由楞次定理可得阻值正向电流的减少,即初级产生的感应电流方向和谐振电流方向相同,即感应电动势为上负下正,当下管的结电容被放完电,即下管的DS被钳位为0V,    此时给驱动,即零电压开通,谐振电流为负或者为0,以正弦的方式增加,此时变压器根据楞次定理来阻碍它的增加,即感应电流方向和谐振电流方向相反,感应电压上负下正
2018/03/25 15:02:32
11
当下做起
电源币:21 | 积分:4 主题帖:5 | 回复帖:61
LV4
连长

1,应为上一个状态时励磁电流还没回复到零

2,谐振电流一部分充当励磁电流,一部分为负载提供能量。励磁电流就是次级二极管导通的时候,初级电感上的电流

2018/03/25 16:37:10
12
tangze
电源币:0 | 积分:1 主题帖:2 | 回复帖:4
LV3
排长

恩,谢谢。这个我明白了,是因为电感电流不能突变的原理,就算励磁电流要相对于上一次流向的 反向增大,那也要抵消上一次电流的方向,直到抵消到零,再往上增加

 

2018/03/25 17:21:02
13
tangze
电源币:0 | 积分:1 主题帖:2 | 回复帖:4
LV3
排长

还有一个问题向你请教一下

 当开关频率等于谐振频率时,在t1时刻正好完成半个周期的谐振,励磁电流与谐振电流刚好相等

 

1. 为什么励磁电流与谐振电流刚好相等????

2.  有没有可能在功率管关断的时候,励磁电流大于谐振电流 或是 励磁电流 小于谐振电流 .( fs>fr   fr2<fs<fr  这两种情况下除外,是指在 fs = fr 的情况下 ).因为励磁电流是由于次级的反射电压和初级的励磁感量所决定的,不同的电感量 对应着不同的励磁电流,难道刚好这个电感量所形成的励磁电流就等于谐振电流???

如果说使励磁电流与谐振电流相等的目的 是为了使 次级的二极管零电流关断 这样就没有反向恢复时间的问题

2.  那么这个相等的起因是: 人为的通过调整元件参数得到的,还是当开关频率等于谐振频率时,只要完成半个周期的谐振,电路自动会使谐振电流与励磁电流相等

2018/03/25 18:22:39
15
当下做起
电源币:21 | 积分:4 主题帖:5 | 回复帖:61
LV4
连长
其实你问的就是LLC的核心了,我们一般所说的谐振频率就是谐振回路容性和感性相等的时候的频率。当工作频率与谐振频率相等(LC)的时候,t1时刻励磁电流与谐振电流相等,这种时候效率最高。当工作频率低于谐振频率的时候,会有一小段时间是LLC谐振,此时能保证副边二极管ZCS,当工作频率大于谐振频率的时候,整个过程只有LC谐振,谐振电流一直大于励磁电流,原边不能ZCS。 
2018/03/26 09:52:58
16
tangze
电源币:0 | 积分:1 主题帖:2 | 回复帖:4
LV3
排长

  还有一个问题想向您确认一下

 

如上图所示,在普通的 RLC 谐振中,当外接的激励电源频率与 LC 谐振频率相同时,谐振电流达到最大,阻抗角为0,即电流与电压之间没有相位差.

同样的,把这个问题引伸到 LLC中去,在 LLC 的谐振过程中,除了 Q1 Q2 死区时间外,绝大多数时间里,都是 Cr 和 Lr  在进行谐振,Lm 是不参与谐振

的,因为它被次级电压给钳位了,在电路中只能做为负载的形式存在。

那么问题来了,既然电路中 只有 Cr 和 Lr  在进行谐振 ,且当 fs=fr1 时,电压与电流应该同相,阻抗角应该为0.

那为什么不管在哪种频率下,在LLC 的谐振过程中,电流都会滞后电压呢????

 

如上图中的 A B 两点之间的电流。

 

我的理解: 1.  在整个电路的过程中,设置 fs 大于 fr2  这样一来,就算在死区时间内,Lm参与谐振,电路也是呈感性,所以电流滞后电压。

               2.  在只有  Cr 与 Lr  谐振过程中,当 fs=fr1 时,理论上电压与电流之间应该没有相位差的,虽然  Lm 不参与谐振,但此时 Lm 被次级钳位了,

                   它在电路中是充当 负载的形式存在,且这个负载还是感性负载,所以电流也会滞后电压。

 

不知道 我这样理解对不对

 

2018/03/26 10:58:43
17
当下做起
电源币:21 | 积分:4 主题帖:5 | 回复帖:61
LV4
连长
实际电路的fr1你怎么算的?L是谐振电感加上漏感
2018/03/27 09:25:45
18
tangze
电源币:0 | 积分:1 主题帖:2 | 回复帖:4
LV3
排长

 

我看资料上是这样计算的

 

 

 

 

 

 

我看到上图上说:当 fs=fr1 时,串联Cr 和 Lr 变成零阻抗状态

所以我直到现在都没想明白,

2018/03/27 09:34:12
19
当下做起
电源币:21 | 积分:4 主题帖:5 | 回复帖:61
LV4
连长
资料没错,不过是理想状态,实际LC震荡频率计算要加上变压器漏感
2018/03/27 10:06:57
20
tangze
电源币:0 | 积分:1 主题帖:2 | 回复帖:4
LV3
排长

Lr 书面上叫谐振电感,但它实际上就是漏感啊,

因为此时初级被钳位了,励磁电感不参与谐振,只有漏感能参与谐振,它要么是外加的一个电感来充当漏感,要么就是变压器自身的漏感。

fr1 就是漏感跟谐振电容的谐振频率啊,怎么还要加上漏感呢??

 

2018/03/28 11:11:25
21
当下做起
电源币:21 | 积分:4 主题帖:5 | 回复帖:61
LV4
连长
一般很少用漏感当谐振电感的吧,都是串了一个电感来谐振
2018/04/02 12:21:30
24
tangze
电源币:0 | 积分:1 主题帖:2 | 回复帖:4
LV3
排长

这几天一直在看资料,也看了一些公式的推导,还有一些疑问 想请教一下。

 

这是某一谐振电路的直流增益曲线图,是假设在K值和匝比固定下的情况下变化Q值得到的。

 

1. 每条 Q 值曲线的顶部都有一个拐点,也就是感性和容性的的区分点,即拐点的左侧为容性,右侧为感性。

2. 只要开关频率 fs 大于这个拐点频率,即开关频率在曲线拐点的右侧,那么电路就工作在感性状态。

3.  所以从图上就可以看出,当 fs>fr 或是  fs=fr 时,对于不同的Q值曲线,都是在拐点的右侧,所以电路都是工作在感性状态。

4.  在 fm<fs<fr 的这个区域,不同的Q值曲线  有不同的拐点频率,而且随着Q值的增大,这个增益的拐点频率会不断增大。

5.  我的疑惑是:相对于某一Q值曲线(负载固定),那么当开关频率大于它的拐点频率,它就工作在感性状态,小于拐点频率,它就工作在容性状态

     反过来说,固定开关频率 在这个区域的某一点上,那么Q值(负载)的改变,是不是有可能使电路工作在感性状态,或是容性状态。

 

6.  看上图,假如工作频率固定在 Fn=0.6 的比值处,那么对于 Q=0.1 这条曲线来说,它是工作在感性状态,对于 Q=0.2 或者 Q=0.5等等,这条曲线来说,它们却是工作在容性状态,从图上就可以看出,FN=0.6 的这个频率点 并没有超过它们的拐点,是工作在容性状态。

7.  所以我看好多资料上都说:LLC谐振有一个最小频率 fm。只要工作频率大于fm, 那么电路就工作在感性状态,这条结论是不是错了???

8.  当然,这个最小频率是在 Q 值无限小,接近空载时的频率。所以这个确实是最小谐振频率。一旦开关频率小于fm,那电路无论如何都是工作在容性状态了

    但不能说只要开关频率大于这个最小频率,电路就工作在感性状态。

    是不是后面还要加上一句:  在 fm<fs<fr 的这个区域里,要想电路工作在感性状态,还需要有 相对应的Q值(负载)来配合才行。

9.  而且负载是我们所需要的,是会变化的,开关频率也是可以变化的,只能说 首先设置开关频率不能小 fm , 然后,负载改变,电路通过改变开关频率来配合它工作。

不知道 我这样说对不对

 

2018/04/02 14:49:58
25
当下做起
电源币:21 | 积分:4 主题帖:5 | 回复帖:61
LV4
连长

你是最近在做LLC的产品吗?可以问问周围的人,理解的快点,我简单的给你说下吧。

首先,Q曲线的顶点不是感容区的分界线,是在顶点向右一点才是分界点

其次,你要明白Q值的定义是什么意思,Q是品质功率因素,在我们设计产品时在满足增益足够的条件下 Q值需要越大越好,不能去取Q值很小的曲线。

最后,在设计LLC参数的过程中,你自己需要根据经验定义谐振频率,当输入电压最低,输出电压最高且最大功率的时候,这个时候是整个系统需要最大增益的时候,我们由此来确定Q值曲线,简单的说就是满足最大增益的条件下,选出Q值曲线,当负载变了,系统需求的增益变小了,不是就肯定满足了呗。进而计算出谐振参数。

 我也是上个公司做过LLC产品,就学习了一两个月,可能有不对的地方,可以互相多交流交流。

2018/04/02 14:56:14
26
当下做起
电源币:21 | 积分:4 主题帖:5 | 回复帖:61
LV4
连长
还可以这样来理解,当你的负载加重的时候,频率是越来越低的,我们设计的时候需要保证最重负载的时候,我们工作的频率在感性区,别忘了留余量
2018/04/02 16:06:28
27
tangze
电源币:0 | 积分:1 主题帖:2 | 回复帖:4
LV3
排长

没做产品, 我以前在公司里做LED驱动的,做些反激 BUCK,这些拓扑之类的,现在转行了,没做技术,开了个小店,混日子过嘛

反正平时时间也充足,就想多学点东西。

以前没有接触过LLC, 现在想学又找不到完整的资料,圈子里朋友也都是小功率的为主,也没怎么做过LLC

我再看看吧,不过还得谢谢你

2018/10/16 17:18:46
28
司磊磊
电源币:2 | 积分:1 主题帖:0 | 回复帖:2
LV1
士兵
流过Np的电流为谐振电流-励磁电流,励磁电流近似线性上升,而谐振电流近似正弦曲线,由于两个电流的变化率不同,在半个周期达到相等,也就是它两个的差值做相应的变化(fs《fr)
2018/03/24 13:10:46
10
xuyunhu
电源币:19 | 积分:0 主题帖:1 | 回复帖:48
LV3
排长
同感!!
2018/03/29 22:42:02
22
一个拥抱
电源币:0 | 积分:1 主题帖:2 | 回复帖:10
LV2
班长
怎么编辑成精简帖子呢 ,就是只看楼主的帖子
2018/03/31 13:40:40
23
peterchen0721
电源币:10 | 积分:0 主题帖:9 | 回复帖:348
LV8
师长
留個記號學習下
客服热线
服务时间:周一至周五9:00-18:00
微信关注
免费技术研讨会
获取一手干货分享

互联网违法不良信息举报

Reporting Internet Illegal and Bad Information
[email protected]
022-58392381