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LLC全桥电流波形问题请教

如上图所示,LLC全桥拓扑,图中黄色为谐振电容两端波形,紫色为电流波形(电流钳夹在左桥臂中间点和变压器线圈之间,如原理图中的红圈所示)。示波器测量电流波形有个凸起的尖峰毛刺,请教各位大师,这个尖峰毛刺是正常的吗?如果不正常是由什么原因引起的

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02-02 11:45

兄弟,先给你拍板:这个电流尖峰绝对不正常。正常的原边电流是平滑正弦波,这种凸起的毛刺是异常振荡或硬开关残留的得赶紧排查。这尖峰试下这么搞:1、抓一下驱动波形(GATE1A/1B、2A/2B),看看上下桥臂的死区时间能不能匹配当前负载和谐振频率2、把红圈处的走线加宽、缩短,尽量走直线,减少寄生电感;用LCR表测一下变压器的原边漏感,看是不是比设计值大。3、拆板测谐振电容(C22/C23/C24)的容值,看下有没有漂移,测变压器原边电感,确认下磁芯饱和了没。4、不知道你现在是不是空载/轻载测试,如果是,可以接个32V/90A的额定负载再看波形,LLC在额定负载下谐振最稳定,尖峰大概率会消失。按这个顺序排查,基本能定位到问题。要是测驱动波形时发现死区不对,直接调驱动芯片的死区设置就行,要是走线电感的锅,改PCB布局比换元件更有效。有进展随时更贴,我帮你盯着😶

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02-02 17:43
@锂电连接专家-Yassin
兄弟,先给你拍板:这个电流尖峰绝对不正常。正常的原边电流是平滑正弦波,这种凸起的毛刺是异常振荡或硬开关残留的得赶紧排查。这尖峰试下这么搞:1、抓一下驱动波形(GATE1A/1B、2A/2B),看看上下桥臂的死区时间能不能匹配当前负载和谐振频率2、把红圈处的走线加宽、缩短,尽量走直线,减少寄生电感;用LCR表测一下变压器的原边漏感,看是不是比设计值大。3、拆板测谐振电容(C22/C23/C24)的容值,看下有没有漂移,测变压器原边电感,确认下磁芯饱和了没。4、不知道你现在是不是空载/轻载测试,如果是,可以接个32V/90A的额定负载再看波形,LLC在额定负载下谐振最稳定,尖峰大概率会消失。按这个顺序排查,基本能定位到问题。要是测驱动波形时发现死区不对,直接调驱动芯片的死区设置就行,要是走线电感的锅,改PCB布局比换元件更有效。有进展随时更贴,我帮你盯着😶

1.死区时间是固定的350ns。2.红圈的走线因为要测量电流,放置电流钳,所以把这个走线弄开了,加了一根比较长的线。3.谐振电容的容值没有漂移。这个32V的波形还好看点,输出36V时,电流波形就更加不漂亮了的,下图为36V80A的波形。4.这个波形就是满载工作时的。

36V80A工作一个小时后,磁芯温度达到125℃,频率开始上升,电流波形开始畸变,怀疑是不是磁芯饱和了造成的。

该图为刚带上的波形图。

这个波形为运行一个小时左右的波形图,那个尖峰明显升高太多,频率已经由原来的98k,上升到110k了。

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02-02 22:43
@weyjhonlenxiaowei
1.死区时间是固定的350ns。2.红圈的走线因为要测量电流,放置电流钳,所以把这个走线弄开了,加了一根比较长的线。3.谐振电容的容值没有漂移。这个32V的波形还好看点,输出36V时,电流波形就更加不漂亮了的,下图为36V80A的波形。4.这个波形就是满载工作时的。36V80A工作一个小时后,磁芯温度达到125℃,频率开始上升,电流波形开始畸变,怀疑是不是磁芯饱和了造成的。[图片]该图为刚带上的波形图。[图片]这个波形为运行一个小时左右的波形图,那个尖峰明显升高太多,频率已经由原来的98k,上升到110k了。

老兄,这样观察已经命中核心了,磁芯饱和就是关键,但不是唯一的锅——临时加的那根长线、36V的高负载工况,会帮饱和《踩油门》,你看125℃后频率飙升、波形畸变加剧就是 LLC 磁芯饱和。磁芯饱和后,变压器的励磁电感Lm会急剧下降,会直接打乱整个谐振网络的参数平衡。根据f0 = 1/(2π√(Lr·Cr)),其中Lr是谐振电感(含变压器漏感),Lm下降会让等效谐振电感偏移,导致系统被迫提高工作频率来维持输出电压,这就是为什么频率从98k跳到110k。36V比32V更严重是因为输出电压越高,原边需要的励磁电流越大,磁芯磁通密度Bm就越容易逼近饱和阈值(一般磁芯的Bm会在 120℃后快速下降,进一步加剧饱和)。我有个猜测:为了测电流加的那根长线,相当于在谐振回路里串了额外的寄生电感,这个寄生电感会和 MOS 管的结电容、谐振电容发生高频振荡,就是你看到的电流尖峰。36V时电流更大,振荡能量也更强,尖峰自然更刺眼。而且,寄生电感会让谐振电感Lr变大,降低谐振频率f0,让磁芯更早进入饱和区间,感觉就是在帮着给饱和递刀子,死区,在不同频率下的周期不同,可以参考下98k时周期≈10.2μs,死区占比3.4%;110k 时周期≈9.1μs,死区占比 3.8%。我推荐你可以这样试一下:1、测一下变压器原边励磁电感Lm的冷态 / 热态值:如果冷态正常、热态暴跌那就实锤饱和。换用更大的磁芯(比如从EE83升级到EE95),降低磁通密度Bm,如果手头没有的话,也可以先给磁芯垫0.1-0.2mm的气隙纸,因为增加气隙也可以降低励磁电感的温度系数2、把长线去掉,换成宽铜箔,彻底消除寄生电感。如果要测电流,用高频电流探头直接夹在原边铜箔上,不要额外加线。3、对死区时间优化一下,改成随频率自适应(如果你的驱动芯片支持),或者在36V工况下把死区调到300ns左右,减少死区的占比,让谐振能量释放充分。4、测一下谐振电感Lr(含漏感)的热态值,看看会不会因温度升高而变化,导致谐振频率漂移。按这个顺序搞,先加磁芯气隙,再改走线,应该能让磁芯温度降下来,波形漂亮点。有进展随时更贴。

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