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LLC谐振变换器

看了很多论文,感觉大家都用LLC来降压的,请问LLC可以用作升压电路吗?比如说28V升到180V。还有就是品质因数Q取值可以大于1吗?
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2019-07-15 10:41
28V升到180V可以由变压器匝比来实现,LLC是可以升压和降压的(分别对应小于谐振频率和大于谐振频率),Q值大于1能工作但能量可能不足以实现ZCS。
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林夏
LV.1
3
2019-07-15 11:43
@boy59
28V升到180V可以由变压器匝比来实现,LLC是可以升压和降压的(分别对应小于谐振频率和大于谐振频率),Q值大于1能工作但能量可能不足以实现ZCS。
你这点说错了,LLC要确保工作在ZVS而不是ZCS,并且升压时保障处于ZVS的条件是工作在工作频率大于最小谐振频率小于最大谐振频率
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2019-07-15 11:58
@林夏
你这点说错了,LLC要确保工作在ZVS而不是ZCS,并且升压时保障处于ZVS的条件是工作在工作频率大于最小谐振频率小于最大谐振频率
多谢指正,是实现ZVS不是ZCS。
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shao456
LV.6
5
2019-07-15 13:39
只要是有变压器的拓扑,都能升降压。Q值不能大于1。
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mjoih
LV.1
6
2019-07-15 15:43
@shao456
只要是有变压器的拓扑,都能升降压。Q值不能大于1。
谢谢您的回复。升压的话,如果Q值取值小于1,计算出来的谐振电感特别小,不到1uH,感觉不好控制。
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mjoih
LV.1
7
2019-07-15 15:47
@boy59
多谢指正,是实现ZVS不是ZCS。
谢谢您的回复。但是升压的话计算出来的谐振电感参数特别小,不到1uH。变压器漏感1UH大了。还有就是电感参数太小,会不会没有足够的能量实现ZVS了
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shao456
LV.6
8
2019-07-15 15:54
@mjoih
[图片]谢谢您的回复。升压的话,如果Q值取值小于1,计算出来的谐振电感特别小,不到1uH,感觉不好控制。
直接用漏感就行,通过漏感的大小再调整Cr值
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mjoih
LV.1
9
2019-07-15 16:02
@shao456
直接用漏感就行,通过漏感的大小再调整Cr值
谢谢~还有就是电感参数太小,会不会没有足够的能量实现ZVS了
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shao456
LV.6
10
2019-07-15 16:24
@mjoih
谢谢~还有就是电感参数太小,会不会没有足够的能量实现ZVS了
能量都在谐振电容里面呢
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mjoih
LV.1
11
2019-07-15 16:36
@shao456
能量都在谐振电容里面呢
嗯嗯好的,非常感谢!我现在仿真出来的结果基本是对的,但是搭了个硬件,用28335来控制的,实际的谐振频率跟我计算的相差很大,比如我计算的时候是80KHz,但是实际调试的时候,频率30KHz左右才出现正弦波。是不是因为变压器次级匝数比较多,次级漏感很大几百uH,影响了初级的谐振电感,导致谐振电感比计算出来的值大了,所以实际的谐振频率偏小了。
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shao456
LV.6
12
2019-07-15 17:18
@mjoih
嗯嗯好的,非常感谢!我现在仿真出来的结果基本是对的,但是搭了个硬件,用28335来控制的,实际的谐振频率跟我计算的相差很大,比如我计算的时候是80KHz,但是实际调试的时候,频率30KHz左右才出现正弦波。是不是因为变压器次级匝数比较多,次级漏感很大几百uH,影响了初级的谐振电感,导致谐振电感比计算出来的值大了,所以实际的谐振频率偏小了。
你说的没错,变压器副边漏感必须要考虑(要折算到原边),变压器的匝数需要调整的,谐振频率不对与这个关系很大。
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mjoih
LV.1
13
2019-07-15 21:29
@shao456
你说的没错,变压器副边漏感必须要考虑(要折算到原边),变压器的匝数需要调整的,谐振频率不对与这个关系很大。

好的,谢谢谢谢~~。

还有两个问题:1、计算出来的变压器初级匝数只有几匝,所以初级励磁电感Lm很小,不到10UH,Lm很小,励磁电流就会比较大,当负载变轻时,损耗也就增大了,效率会变得很低。是不是要想办法把初级匝数增大,增大励磁电感。

                      2、变压器次级漏感折算到初级后,直接与初级漏感叠加参与谐振的吗?例如匝比 n=0.25,初级漏感Lp=1.2uH,次级漏感 Ls=20UH,折算到初级:Lsp=n^2Ls=1.25UH,此时次级的漏感是Lp+Lsp?然后与谐振电容一起计算出一个谐振频率。

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2019-07-16 09:07
@mjoih
谢谢您的回复。但是升压的话计算出来的谐振电感参数特别小,不到1uH。变压器漏感1UH大了。还有就是电感参数太小,会不会没有足够的能量实现ZVS了
电感小了峰值电流大所以感量不是问题,你仿真的结果是怎样的?我计算和仿真的结果显示目前的参数不合理?
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shao456
LV.6
15
2019-07-16 10:22
@mjoih
好的,谢谢谢谢~~。还有两个问题:1、计算出来的变压器初级匝数只有几匝,所以初级励磁电感Lm很小,不到10UH,Lm很小,励磁电流就会比较大,当负载变轻时,损耗也就增大了,效率会变得很低。是不是要想办法把初级匝数增大,增大励磁电感。           2、变压器次级漏感折算到初级后,直接与初级漏感叠加参与谐振的吗?例如匝比n=0.25,初级漏感Lp=1.2uH,次级漏感Ls=20UH,折算到初级:Lsp=n^2Ls=1.25UH,此时次级的漏感是Lp+Lsp?然后与谐振电容一起计算出一个谐振频率。[图片]

1、Lm就是小,因为你的输入电压很低,不能随便增加匝数

2、把副边的漏感折算到原边,把变压器等效成谐振网络与理想变压器并联的电路,Lr=Likp+Lm//(n2Liks);Lp=Likp+Lm;则修正后的匝数N=n*√{(K+1)/K}

 

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mjoih
LV.1
16
2019-07-16 11:21
@boy59
电感小了峰值电流大所以感量不是问题,你仿真的结果是怎样的?我计算和仿真的结果显示目前的参数不合理?

现在的仿真情况是由于变压器的初级匝数比较小,所以励磁电感Lm比较小,开关频率固定等于谐振频率,在额定负载下,谐振电流 ir  与方波电压 UAB 相位基本相同,但是当在负载变轻的时候,谐振电流 ir 与电压 UAB相位增大,效率降低了。当我把Lm设置的较高时,负载变化,相位不发生变化。

问题是:Lm太小,负载减轻时,谐振电流与UAB相位增大;

            变压器次级漏感对谐振频率影响很大,有没有什么好的方法既可以增加初级的励磁电感,有可以降低次级的漏感?

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2019-07-16 12:11
@mjoih
[图片][图片][图片][图片]现在的仿真情况是由于变压器的初级匝数比较小,所以励磁电感Lm比较小,开关频率固定等于谐振频率,在额定负载下,谐振电流ir 与方波电压UAB相位基本相同,但是当在负载变轻的时候,谐振电流ir与电压UAB相位增大,效率降低了。当我把Lm设置的较高时,负载变化,相位不发生变化。问题是:Lm太小,负载减轻时,谐振电流与UAB相位增大;      变压器次级漏感对谐振频率影响很大,有没有什么好的方法既可以增加初级的励磁电感,有可以降低次级的漏感?[图片]
仿个非谐振状态的看看,以目前的参数输入从25~30V变化时输出都达到180V是无法实现的。Lm设置的大了能量就不足以实现ZVS了,LLC是有关断损耗的。
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mjoih
LV.1
18
2019-07-16 17:28
@shao456
1、Lm就是小,因为你的输入电压很低,不能随便增加匝数2、把副边的漏感折算到原边,把变压器等效成谐振网络与理想变压器并联的电路,Lr=Likp+Lm//(n2Liks);Lp=Likp+Lm;则修正后的匝数N=n*√{(K+1)/K}[图片] 

嗯嗯,好的谢谢。式子中的K是不是就是Lm/Lr;有一个问题就是计算的时候取K=5,然后算出来的参数Lm=KLr=5Lr;但是实际绕的变压器的Lm是漏感Lr的十倍左右,也就是实际上的K=10,这个K值变大,会导致增益曲线变得平缓,频率调节范围变小,K值大到一定程度,增益特性曲线就类似于串联谐振的增益特性曲线了,也就是增益小于等于1了(如参考图片,图中Ln=K)。

1、如果设计开关频率始终等于谐振频率的话,实际调试的时候,只要把频率不断调节到谐振频率点,此时在谐振频率点全负载范围的增益恒定为1,输出恒定电压不变,这个时候K值的影响是不是不用考虑了?

           开关频率始终等于谐振频率:Fsw=Fr

           最小输入电压 Vinmin=25V,输出电压Vo=180V,计算出变压器匝比:n

          当输入电压增大时,开关频率不变,通过调节桥内移相角,来减小增益,维持输出电压恒定。

2、设置额定输入28V对应的开关频率=谐振频率;如果要通过调节频率来维持输出电压恒定的话,当输入电压向下波动时(25V时),需要减小开关频率,增大增益,来维持输出电压恒定,这个时候就要考虑K值不能太大,因为太大的话,不能实现增益大于1的特性了。

 不知道我的观点对不对,谢谢!

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mjoih
LV.1
19
2019-07-16 18:45
@boy59
仿个非谐振状态的看看,以目前的参数输入从25~30V变化时输出都达到180V是无法实现的。Lm设置的大了能量就不足以实现ZVS了,LLC是有关断损耗的。

谢谢您的回答。我仿真的时候也发现Lm较小时,im比较大,开环输出下,输出电压比较高,但是Lm太小,im比较大,从而导通损耗应该也比较大;在相同变压器匝比的情况下,Lm较大时,输出电压与前面相比偏低,这个时候我稍微调整一下匝比,就得到我想要输出的电压了。

我现在仿真是这样设计的: 

           开关频率始终等于谐振频率:Fsw=Fr

           最小输入电压 Vinmin=25V,输出电压Vo=180V,计算出变压器匝比:n,所以说输入电压为:25~30V,输出电压都可以达到180V。

          当输入电压增大时,开关频率不变,通过闭环控制调节桥内移相角,来减小增益,维持输出电压恒为180V。

在没有加死区的情况下看不出来能不能实现ZVS,加了死区后,开关管两端的Vds波形如图所示,不知道为什么加了死区就变成这个样子了,求指导

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2019-07-16 19:54
@mjoih
谢谢您的回答。我仿真的时候也发现Lm较小时,im比较大,开环输出下,输出电压比较高,但是Lm太小,im比较大,从而导通损耗应该也比较大;在相同变压器匝比的情况下,Lm较大时,输出电压与前面相比偏低,这个时候我稍微调整一下匝比,就得到我想要输出的电压了。我现在仿真是这样设计的:       开关频率始终等于谐振频率:Fsw=Fr      最小输入电压Vinmin=25V,输出电压Vo=180V,计算出变压器匝比:n,所以说输入电压为:25~30V,输出电压都可以达到180V。     当输入电压增大时,开关频率不变,通过闭环控制调节桥内移相角,来减小增益,维持输出电压恒为180V。在没有加死区的情况下看不出来能不能实现ZVS,加了死区后,开关管两端的Vds波形如图所示,不知道为什么加了死区就变成这个样子了,求指导[图片][图片][图片]
将谐振设计在最小输入电压处是让电路一直工作在开关频率大于谐振频率的区域,楼上有兄台也说了这样不能实现ZVS。不变频、调节桥内移相角是怎么个控制方式?
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mjoih
LV.1
21
2019-07-16 20:41
@boy59
将谐振设计在最小输入电压处是让电路一直工作在开关频率大于谐振频率的区域,楼上有兄台也说了这样不能实现ZVS。不变频、调节桥内移相角是怎么个控制方式?

应该可以这样看是否实现ZVS吧?

未加死区时,Fsw=fr 母线电流id是连续的,没有续流。

加入死区后,Fsw=fr 母线电流id是出现续流,续流期间可实现ZVS

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shao456
LV.6
22
2019-07-16 21:17
@mjoih
嗯嗯,好的谢谢。式子中的K是不是就是Lm/Lr;有一个问题就是计算的时候取K=5,然后算出来的参数Lm=KLr=5Lr;但是实际绕的变压器的Lm是漏感Lr的十倍左右,也就是实际上的K=10,这个K值变大,会导致增益曲线变得平缓,频率调节范围变小,K值大到一定程度,增益特性曲线就类似于串联谐振的增益特性曲线了,也就是增益小于等于1了(如参考图片,图中Ln=K)。[图片][图片]1、如果设计开关频率始终等于谐振频率的话,实际调试的时候,只要把频率不断调节到谐振频率点,此时在谐振频率点全负载范围的增益恒定为1,输出恒定电压不变,这个时候K值的影响是不是不用考虑了?      开关频率始终等于谐振频率:Fsw=Fr      最小输入电压Vinmin=25V,输出电压Vo=180V,计算出变压器匝比:n     当输入电压增大时,开关频率不变,通过调节桥内移相角,来减小增益,维持输出电压恒定。2、设置额定输入28V对应的开关频率=谐振频率;如果要通过调节频率来维持输出电压恒定的话,当输入电压向下波动时(25V时),需要减小开关频率,增大增益,来维持输出电压恒定,这个时候就要考虑K值不能太大,因为太大的话,不能实现增益大于1的特性了。 不知道我的观点对不对,谢谢!

1、增益为1,即Fs=Fr,是该点的效率最高,不是一定要工作在此点上,输入电压在最大或最小,负载最大或最小时,增益都不会是1,调解频率的目的是稳压,不是让增益为1。

2、为什么K值太大时增益不能大于1?看一下增益M的公式就知道增益与哪些因素有关了。K值影响频率的调解范围,K大,频率调节范围宽,反之,频率调节范围窄。

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shao456
LV.6
23
2019-07-16 22:02
@mjoih
嗯嗯,好的谢谢。式子中的K是不是就是Lm/Lr;有一个问题就是计算的时候取K=5,然后算出来的参数Lm=KLr=5Lr;但是实际绕的变压器的Lm是漏感Lr的十倍左右,也就是实际上的K=10,这个K值变大,会导致增益曲线变得平缓,频率调节范围变小,K值大到一定程度,增益特性曲线就类似于串联谐振的增益特性曲线了,也就是增益小于等于1了(如参考图片,图中Ln=K)。[图片][图片]1、如果设计开关频率始终等于谐振频率的话,实际调试的时候,只要把频率不断调节到谐振频率点,此时在谐振频率点全负载范围的增益恒定为1,输出恒定电压不变,这个时候K值的影响是不是不用考虑了?      开关频率始终等于谐振频率:Fsw=Fr      最小输入电压Vinmin=25V,输出电压Vo=180V,计算出变压器匝比:n     当输入电压增大时,开关频率不变,通过调节桥内移相角,来减小增益,维持输出电压恒定。2、设置额定输入28V对应的开关频率=谐振频率;如果要通过调节频率来维持输出电压恒定的话,当输入电压向下波动时(25V时),需要减小开关频率,增大增益,来维持输出电压恒定,这个时候就要考虑K值不能太大,因为太大的话,不能实现增益大于1的特性了。 不知道我的观点对不对,谢谢!
如果漏感不能做大的话就外置谐振电感吧,K值不宜太大,取5-8之间。
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mjoih
LV.1
24
2019-07-17 08:53
@shao456
1、增益为1,即Fs=Fr,是该点的效率最高,不是一定要工作在此点上,输入电压在最大或最小,负载最大或最小时,增益都不会是1,调解频率的目的是稳压,不是让增益为1。2、为什么K值太大时增益不能大于1?看一下增益M的公式就知道增益与哪些因素有关了。K值影响频率的调解范围,K大,频率调节范围宽,反之,频率调节范围窄。
嗯嗯,谢谢啦~我再好好看看
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