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LLC首次尝试

LLC 6562+6599 200W

第一次尝试做LLC半桥谐振电源

目前打算用资料比较多的L6562+L6599设计一款全电压200W开关电源

目标自冷150W   风冷200W

输入:85V-265V

输出:12V16A / 24V8A兼顾

效率:0.94

PFC:0.97

第一步。阅读资料。

更新 原理图上传

/upload/community/2020/11/03/1604387175-87855.pdf

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2020-09-01 08:29
 欢迎进入LLC的世界 。。。
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2020-09-01 08:43
@qinzutaim
 欢迎进入LLC的世界。。。
多谢捧场
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2020-09-01 14:06

计算公式摘自网络。

1.输入输出指标
1.1.输入电压范围:Vinmin=250VDC,Vinmax=420VDC
1.2.输入额定电压:VinNom=400VDC
1.3.输出电压电流(最大值):24V8A (12V 17A)
1.4.输出功率:Po=24*8=192W 12*17=204W
2.选择谐振频率和工作区域
2.1.谐振频率fr=100KHZ
2.2.额定输入时,电源工作在fr
3.计算变压器变比和谐振元件值
3.1.理论变比

3.5.计算Q,fmin,fmax,Ls,Lp,Cr


3.6.核算Im>Ip


这边计算的Coss和Cstray不知道是什么,500*10-12  和200*10-9也不知从何而来。
Im>Ip  如不满足需降低Q或者增大Lr+Lp

4.计算功率器件电压电流应力
4.1.初级电流有效值

24/(8*8.1*2.82)√(2*8.14*2.822/(Lm²*100²)+8*3.14²)
=0.1313√((68464.95/(Lm²*104))+78.8768)
后由计算结果反推Lm为0.313.  这里的Lm是什么?
=0.1313√((68464.95/(0.313²*104))+78.8768)
=1.6A

4.2.MOS电压,电流最大值,电流有效值

4.3.次级整流管电压,电流,损耗(24V输出计算)

4.4.谐振电容电流有效值、最大电压

4.5.输出电容的电流有效值(f=fr,24V输出)


5.选择器件和变压器设计
5.1.Mos:满足20%余量,电压500V,电流从发热和Coss考虑(保证高压时ZVS)
5.2.Cr:满足RMS电流的要求,电压为计算值1.5倍左右
5.3.Co:满足RMS电流要求
5.4.D:电压满足20%余量,电流考虑到不平衡,取40%余量,其余从发热考虑变压器实际变化

5.5.初级最小匝数   变压器暂定使用ER3542双槽


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2020-09-01 14:40
@瓦西大坏蛋
计算公式摘自网络。1.输入输出指标1.1.输入电压范围:Vinmin=250VDC,Vinmax=420VDC1.2.输入额定电压:VinNom=400VDC1.3.输出电压电流(最大值):24V8A(12V17A)1.4.输出功率:Po=24*8=192W12*17=204W2.选择谐振频率和工作区域2.1.谐振频率fr=100KHZ2.2.额定输入时,电源工作在fr3.计算变压器变比和谐振元件值3.1.理论变比[图片]3.5.计算Q,fmin,fmax,Ls,Lp,Cr[图片][图片]3.6.核算Im>Ip[图片]这边计算的Coss和Cstray不知道是什么,500*10-12 和200*10-9也不知从何而来。Im>Ip 如不满足需降低Q或者增大Lr+Lp4.计算功率器件电压电流应力4.1.初级电流有效值[图片]24/(8*8.1*2.82)√(2*8.14*2.822/(Lm²*100²)+8*3.14²)=0.1313√((68464.95/(Lm²*104))+78.8768)后由计算结果反推Lm为0.313. 这里的Lm是什么?=0.1313√((68464.95/(0.313²*104))+78.8768)=1.6A4.2.MOS电压,电流最大值,电流有效值[图片]4.3.次级整流管电压,电流,损耗(24V输出计算)[图片]4.4.谐振电容电流有效值、最大电压[图片][图片]4.5.输出电容的电流有效值(f=fr,24V输出)[图片]5.选择器件和变压器设计5.1.Mos:满足20%余量,电压500V,电流从发热和Coss考虑(保证高压时ZVS)5.2.Cr:满足RMS电流的要求,电压为计算值1.5倍左右5.3.Co:满足RMS电流要求5.4.D:电压满足20%余量,电流考虑到不平衡,取40%余量,其余从发热考虑变压器实际变化[图片]5.5.初级最小匝数 变压器暂定使用ER3542双槽[图片]

初级最小匝数这边的计算取的是Fmin,也有另外的地方取的是fo,即100K。还不确定哪里最合适。

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2020-09-02 21:51
@瓦西大坏蛋
[图片]初级最小匝数这边的计算取的是Fmin,也有另外的地方取的是fo,即100K。还不确定哪里最合适。
我是按最低频率算的。。。
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2020-09-04 09:40
@qinzutaim
我是按最低频率算的。。。
OK!跟着版主走。今天绘制原理图了。
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2020-09-04 09:43

5.6.选择次级匝数,计算初级匝数,使其大于46
N12V=3T;N24V=5T
NP=Nreal*5=9.35*5=46.75取47T>46
计划初级单槽,次级和反馈同槽,反馈使用三层绝缘线,其他都使用绞线。
5.7.线径计算
电流密度取6,
Irms=1.6  1.6/6=0.27mm² 取0.1*40或0.6单根或0.4两根。
Io取1.3mm²  160或170根0.1绞线。
反馈绕组 考虑带一个0.45A风扇,取1A,0.46三层绝缘线单根。
5.8.最终结果
NP=47T 0.1*40绞线
N12V=3T 
N24V=5T 0.1*80 绞线 两组
Nvcc19.2V=4T 0.46三层绝缘线
ER3542 卧式

6.如何做出合适的漏感LS。
6.1.方法1,用双槽主变压器设计出漏感(初次距离越远,漏感越大。可以用挡墙来增加初次级距离)
6.2.方法2,外置谐振电感。用铁硅铝23*16*8 100uH 0.1*40绞线(或可用ATQ25/16)
6.3.两种都留好位置。


7.PFC电感设计
PFC电感偷懒,使用表格直接计算了。

8.仿真实验
LTspice原理图绘制。

空载 MOS ZVS零电压开通

200W 满载  次级DIODE电压与电流波形   ZVS

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2020-09-04 09:44
@瓦西大坏蛋
5.6.选择次级匝数,计算初级匝数,使其大于46N12V=3T;N24V=5TNP=Nreal*5=9.35*5=46.75取47T>46计划初级单槽,次级和反馈同槽,反馈使用三层绝缘线,其他都使用绞线。5.7.线径计算电流密度取6,Irms=1.6 1.6/6=0.27mm²取0.1*40或0.6单根或0.4两根。Io取1.3mm² 160或170根0.1绞线。反馈绕组考虑带一个0.45A风扇,取1A,0.46三层绝缘线单根。5.8.最终结果NP=47T0.1*40绞线N12V=3T N24V=5T0.1*80绞线两组Nvcc19.2V=4T0.46三层绝缘线ER3542卧式6.如何做出合适的漏感LS。6.1.方法1,用双槽主变压器设计出漏感(初次距离越远,漏感越大。可以用挡墙来增加初次级距离)6.2.方法2,外置谐振电感。用铁硅铝23*16*8100uH0.1*40绞线(或可用ATQ25/16)6.3.两种都留好位置。7.PFC电感设计PFC电感偷懒,使用表格直接计算了。[图片]8.仿真实验LTspice原理图绘制。[图片]空载MOSZVS零电压开通[图片]200W满载 次级DIODE电压与电流波形  ZVS[图片]

PFC电感计算与谐振仿真结束。对于谐振波形还是只有一知半解,还是先炸机实测再说吧。

下一步绘制原理图

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2020-09-04 13:35
直呼高手。
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2020-09-04 13:35
直呼高手。
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zong
LV.1
12
2020-09-04 13:42
坐好学习
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hugan
LV.6
13
2020-09-07 15:07
@瓦西大坏蛋
PFC电感计算与谐振仿真结束。对于谐振波形还是只有一知半解,还是先炸机实测再说吧。下一步绘制原理图
多炸几次就炸出经验了
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ffqqcc
LV.2
14
2020-09-17 11:21
做出来没有??
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2020-09-26 10:42
@ffqqcc
做出来没有??
今天开始调试。先调试6599芯片周边电路。首次上电,居然连波都没有
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ffqqcc
LV.2
16
2020-09-26 15:00
@瓦西大坏蛋
今天开始调试。先调试6599芯片周边电路。首次上电,居然连波都没有[图片]
只要做出来,后续肯定不会太难,我现在还在计划如何选型,怎么布局PCB,估计年底才能打样
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2020-09-28 00:27
@瓦西大坏蛋
今天开始调试。先调试6599芯片周边电路。首次上电,居然连波都没有[图片]
问题找到了没有哦。 如果没有好好读一下 6599 IC一脚的说明。  SS软启动的限制条件。 
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2020-09-28 08:48
@别开腔,自己人
问题找到了没有哦。如果没有好好读一下6599IC一脚的说明。 SS软启动的限制条件。 [图片]
问题已经找到。调试的时候,CS脚电路没有连接。以为悬空也可以。实际需要先接地。接地后正常发波。
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2020-09-28 08:52

输入PFC未调试,用AC整流滤波后直接加给LLC功率部分,芯片继续用稳压电源供电。输出电压24.5V稳定,输入功率0.7W,已经工作在跳频模式,但是这个跳频看起来有点奇怪。而且声音很大(变压器未浸油漆)。

下图展开

开关管已ZVS

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2020-09-28 08:57
@瓦西大坏蛋
输入PFC未调试,用AC整流滤波后直接加给LLC功率部分,芯片继续用稳压电源供电。输出电压24.5V稳定,输入功率0.7W,已经工作在跳频模式,但是这个跳频看起来有点奇怪。而且声音很大(变压器未浸油漆)。[图片]下图展开[图片]开关管已ZVS[图片]
发现这个一个问题。空载待机时间久了之后,驱动信号会关闭。导致输出为0.
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洪七公
LV.9
21
2020-10-09 18:36
用我们的智能整流器,有DFN8*9,DFN5*6,TO-220封装,40V-150V都有,目前客户做的24V20A,36V20A,12V33A,48V20A都有生产。可以直接替换二极管和SR IC加mosfet,用法和二极管一样,效率和同步整流一样。
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跳子棋
LV.2
22
2020-10-11 22:18
坐等更新 跟你学习
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2020-10-28 16:01
@瓦西大坏蛋
发现这个一个问题。空载待机时间久了之后,驱动信号会关闭。导致输出为0.
版主调出来了吗?我这边在用L6699D做,设计输出15V,可实际输出有23V,怎么调求指点
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2020-11-03 14:52

进度更新。

现在调试到400VAC输入情况下,24.5V8A满载 输入功率214W  效率91.59% (效率还不理想) 次级使用20200肖特基,同步整流未调试。谐振频率在100KHZ。结果这几天的摸索,对LLC谐振有了初步的一点点了解。

下一步调整待机跳频工作状态。(之前跳频脚没有让他工作)。

现在发现一个问题。跳频脚PIN5接到光耦脚后,无法输出正常电压(开机瞬间有一次20V左右输出,然后芯片就关断输出了。)现阶段还不知道如何调整这里。

先跳过这一步,调整限流保护吧。

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2020-11-03 14:58
@走吧走吧
版主调出来了吗?我这边在用L6699D做,设计输出15V,可实际输出有23V,怎么调求指点
我也刚搞,经验不多。有问题可以 互相Q交流
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2020-11-03 18:29
@瓦西大坏蛋
进度更新。现在调试到400VAC输入情况下,24.5V8A满载输入功率214W 效率91.59%(效率还不理想)次级使用20200肖特基,同步整流未调试。谐振频率在100KHZ。结果这几天的摸索,对LLC谐振有了初步的一点点了解。下一步调整待机跳频工作状态。(之前跳频脚没有让他工作)。现在发现一个问题。跳频脚PIN5接到光耦脚后,无法输出正常电压(开机瞬间有一次20V左右输出,然后芯片就关断输出了。)现阶段还不知道如何调整这里。先跳过这一步,调整限流保护吧。

待机跳频已经调节完毕。

下一个问题。空载跳频的情况下,多带一会儿,他居然会自己保护关机。症状很像8脚保护,但是我8脚是接地的呀。奇怪

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liurihua
LV.3
27
2020-11-05 16:56
@瓦西大坏蛋
待机跳频已经调节完毕。下一个问题。空载跳频的情况下,多带一会儿,他居然会自己保护关机。症状很像8脚保护,但是我8脚是接地的呀。奇怪
太难调了,我这里有容易的芯片,兄弟
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2020-11-06 16:56
@跳子棋
坐等更新 跟你学习
一起学习
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zhangyiping
LV.9
29
2020-11-14 20:43
@liurihua
太难调了,我这里有容易的芯片,兄弟
现在新一代的LLC采用的不是变频方式,固定频率,变频的技术矛盾就是说,负载轻,频率提高,其中一个并联的电感的励磁电流小,越高频率越小,公式,零电压导通的条件就是LIIF大于等于CUUF,那么,励磁能量小于开关管与并联电容的电容能量,就失去零电压导通,变成容性电容,会引起管子发热想象,频率低时,由于与频率比例关系,频率降低,并联电感的励磁电流大,造成叠加无功电流平方的损耗。所以,LLC变频的不是一个高效率变换器,在于技术的自相矛盾,需要的时候不给即频率高,不需要的时候多给即频率低的条件下,所以,新一代LLC采用固定频率,全桥伪相移的结构方式,其中的一个并联电感完全属于电感与电容谐振的置换,这样子就可以确定谐振参数,在于频率固定,当然,具体方式大家一概不知道,属于新一代的最先进的方式。新一代先进的高效率低损耗,就是固定频率模式。                                                                                                                                                                                                          
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zhangyiping
LV.9
30
2020-11-14 20:49
@zhangyiping
现在新一代的LLC采用的不是变频方式,固定频率,变频的技术矛盾就是说,负载轻,频率提高,其中一个并联的电感的励磁电流小,越高频率越小,公式,零电压导通的条件就是LIIF大于等于CUUF,那么,励磁能量小于开关管与并联电容的电容能量,就失去零电压导通,变成容性电容,会引起管子发热想象,频率低时,由于与频率比例关系,频率降低,并联电感的励磁电流大,造成叠加无功电流平方的损耗。所以,LLC变频的不是一个高效率变换器,在于技术的自相矛盾,需要的时候不给即频率高,不需要的时候多给即频率低的条件下,所以,新一代LLC采用固定频率,全桥伪相移的结构方式,其中的一个并联电感完全属于电感与电容谐振的置换,这样子就可以确定谐振参数,在于频率固定,当然,具体方式大家一概不知道,属于新一代的最先进的方式。新一代先进的高效率低损耗,就是固定频率模式。                                                                                                      
这种方式,开关管子的波形,属于梯形波,存在一个斜率,管子并联的电容比较大,波形轨迹无损吸收开关管的关断损耗,转移到电容,由于谐振,零电压导通,这样的损耗大大减小,效率提高,同样可以提高使用频率。普通VWOS使用200千赫频率的效率仍然非常高。
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2020-11-16 11:40
@zhangyiping
现在新一代的LLC采用的不是变频方式,固定频率,变频的技术矛盾就是说,负载轻,频率提高,其中一个并联的电感的励磁电流小,越高频率越小,公式,零电压导通的条件就是LIIF大于等于CUUF,那么,励磁能量小于开关管与并联电容的电容能量,就失去零电压导通,变成容性电容,会引起管子发热想象,频率低时,由于与频率比例关系,频率降低,并联电感的励磁电流大,造成叠加无功电流平方的损耗。所以,LLC变频的不是一个高效率变换器,在于技术的自相矛盾,需要的时候不给即频率高,不需要的时候多给即频率低的条件下,所以,新一代LLC采用固定频率,全桥伪相移的结构方式,其中的一个并联电感完全属于电感与电容谐振的置换,这样子就可以确定谐振参数,在于频率固定,当然,具体方式大家一概不知道,属于新一代的最先进的方式。新一代先进的高效率低损耗,就是固定频率模式。                                                                                                      
多谢指点。之前本人制作了硬开关半桥的一些产品。现在看LLC效率已经是非常好了。先把LLC消化吸收,进一步再学习军长说的这个新的拓补
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