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關于LLC諧振半橋電路原理的分析以及設計時需要注意的問題

LLC是一種通過控制開關頻率來來實現輸出電壓恒定的諧振電路!它的優點是:實現原邊兩個主MOS開關的零電壓開通(ZVS)和副邊整流二極管的零電流關斷(ZCS),這樣的話,它就可以實現高的效率.
以90W Adapter為例 Vo=18.8V Io=4.787A Vin_min=370V Vin_max=390V
其輸出電壓的公式:
    Vo=Vin/2n+Im/(4nCs)*(1/f-1/fs) Vin:輸入電壓,n:匝比
f:開關頻率 fs:諧振頻率 Im:主電感勵磁電流  Im=nVo/Lm*T/4   T: 諧振周期    Cs:諧振電感 其證明略
從以上公式可以看出 無論是Vin或者LOAD發生了變化,通過調節開關頻率能使輸出電壓穩定在定值.
因此我們在設計變壓器的時候,首先要確定匝比,然后根據公式計算Lm ,Ls從而確定變壓器!
接下來討論開關頻率fs和諧振頻率fr是怎樣影響電路工作狀態的.
1)當fs=fr時:Vin=2*n*Vo 這是因為當fs=fr,此時相當于串聯諧振
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LV.1
2
2007-09-13 08:07
頂起!接著講啊.
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2007-09-13 08:57
樓主,好貼.繼續啊..
頂起...
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2007-09-13 10:46
加油,又有新血加入LLC行列,大家努力創造新局.......
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2007-09-13 14:48
接著昨天第一條,當fs>=fr時,此時電路相當于串聯諧振,電路簡化分析為輸入電壓為占空比為50%的矩形波,它的主電感不參與和Cr的諧振,因此其上的電壓一直被鉗位為nVo,分析一個階段:當上管s1導通時,Lm上的電壓為nVo,同時漏感Lk和Cr開始諧振,當上管關段,下管開通時,其諧振電流還是大于勵磁電流Im(勵磁電流在一個開關周期內上升到的最大值),于是諧振電流被強行歸于Im.副邊二極管被強行換流,變為另一個二極管電流開始導通,因此副邊二極管不能實現zvs.
2)當 fm3)當fs<0.5fr時,電路工作于第三種狀態,此時相當于在一個開關周期內實現了
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wpcxp109
LV.5
6
2007-09-13 16:27
@sunguoying
接著昨天第一條,當fs>=fr時,此時電路相當于串聯諧振,電路簡化分析為輸入電壓為占空比為50%的矩形波,它的主電感不參與和Cr的諧振,因此其上的電壓一直被鉗位為nVo,分析一個階段:當上管s1導通時,Lm上的電壓為nVo,同時漏感Lk和Cr開始諧振,當上管關段,下管開通時,其諧振電流還是大于勵磁電流Im(勵磁電流在一個開關周期內上升到的最大值),于是諧振電流被強行歸于Im.副邊二極管被強行換流,變為另一個二極管電流開始導通,因此副邊二極管不能實現zvs.2)當fm
first design turen ratio  ,then decide primary turn
leakage inductance 主要靠測識
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2007-09-14 14:37
@wpcxp109
firstdesignturenratio  ,thendecideprimaryturnleakageinductance主要靠測識
樓主,能否上傳一個原理圖一起講解啊
學習中..
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2007-09-15 14:21
@sunguoying
接著昨天第一條,當fs>=fr時,此時電路相當于串聯諧振,電路簡化分析為輸入電壓為占空比為50%的矩形波,它的主電感不參與和Cr的諧振,因此其上的電壓一直被鉗位為nVo,分析一個階段:當上管s1導通時,Lm上的電壓為nVo,同時漏感Lk和Cr開始諧振,當上管關段,下管開通時,其諧振電流還是大于勵磁電流Im(勵磁電流在一個開關周期內上升到的最大值),于是諧振電流被強行歸于Im.副邊二極管被強行換流,變為另一個二極管電流開始導通,因此副邊二極管不能實現zvs.2)當fm
好貼,支持!!
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2007-09-15 22:49
洗耳恭聽
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lingzi
LV.3
10
2007-09-24 22:39
@xiao163yan
洗耳恭聽
ding
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iouming
LV.2
11
2007-09-25 10:45
@sunguoying
接著昨天第一條,當fs>=fr時,此時電路相當于串聯諧振,電路簡化分析為輸入電壓為占空比為50%的矩形波,它的主電感不參與和Cr的諧振,因此其上的電壓一直被鉗位為nVo,分析一個階段:當上管s1導通時,Lm上的電壓為nVo,同時漏感Lk和Cr開始諧振,當上管關段,下管開通時,其諧振電流還是大于勵磁電流Im(勵磁電流在一個開關周期內上升到的最大值),于是諧振電流被強行歸于Im.副邊二極管被強行換流,變為另一個二極管電流開始導通,因此副邊二極管不能實現zvs.2)當fm
好貼,先頂一下!
    樓主,請教:
        1."當fs>=fr時,上管關段,下管開通時,其諧振電流還是大于勵磁電流Im(勵磁電流在一個開關周期內上升到的最大值)",有沒有具體的計算公式來說明一下為什么"諧振電流大于勵磁電流"?
        2.諧振電流強歸于勵磁電流后,由大變小,但是其方向還是沒有改變,此時為什么會有副邊的輸出電流換向?
     期待樓主指點!!!!!
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LV.1
12
2007-09-26 07:52
@iouming
好貼,先頂一下!    樓主,請教:        1."當fs>=fr時,上管關段,下管開通時,其諧振電流還是大于勵磁電流Im(勵磁電流在一個開關周期內上升到的最大值)",有沒有具體的計算公式來說明一下為什么"諧振電流大于勵磁電流"?        2.諧振電流強歸于勵磁電流后,由大變小,但是其方向還是沒有改變,此時為什么會有副邊的輸出電流換向?    期待樓主指點!!!!!
重點是要搞清楚理想變壓器與實際變壓器的差異!激磁電感、激磁電流、變壓器傳輸電流是怎么回事?
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iouming
LV.2
13
2007-09-26 09:28
@
重點是要搞清楚理想變壓器與實際變壓器的差異!激磁電感、激磁電流、變壓器傳輸電流是怎么回事?
兄臺能否指點一下,小弟在此謝過!!!
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LV.1
14
2007-09-26 11:58
@iouming
兄臺能否指點一下,小弟在此謝過!!!
理想變壓器,只有一個唯一參數:圈比.理想變壓器由磁導率無窮大的磁材料做成,幾乎不需要電流(或者說無窮小的電流)就可以激起強大的磁場;理想變壓器不儲能,能量可以瞬間完成轉換;理想變壓器是電流轉換器.
  實際變壓器,有激磁電感、漏感(其他參數暫不考慮).推演到極端的狀態,如果漏感無窮小、激磁電感無窮大,那就是理想變壓器.
  在LLC諧振變換器中,可將漏感Lr看作獨立的電感,與理想變壓器串聯;也可將激磁電感Lm看獨立的電感,與理想變壓器并聯.所以副邊電流一定來源與理想變壓器的電流變換,如諧振腔電流僅夠流過Lm,就不會有電流流過理想變壓器原邊、就不會有副邊電流.
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a_jian
LV.5
15
2007-09-26 12:21
@lingzi
ding
想請問樓主如何測試你的所說的兩個諧振點,正常工作時測到的頻率就是諧振頻率嗎?怎樣判斷你的工作頻率就在兩個頻率點之間呢?還有Q值你一般設定在多少?
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wengmuzhi
LV.3
16
2007-09-26 16:35
好帖!
望樓主賜教:輸出電壓的公式:
    Vo=Vin/2n+Im/(4nCs)*(1/f-1/fs)
如何推出?
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iouming
LV.2
17
2007-09-26 20:26
@
理想變壓器,只有一個唯一參數:圈比.理想變壓器由磁導率無窮大的磁材料做成,幾乎不需要電流(或者說無窮小的電流)就可以激起強大的磁場;理想變壓器不儲能,能量可以瞬間完成轉換;理想變壓器是電流轉換器.  實際變壓器,有激磁電感、漏感(其他參數暫不考慮).推演到極端的狀態,如果漏感無窮小、激磁電感無窮大,那就是理想變壓器.  在LLC諧振變換器中,可將漏感Lr看作獨立的電感,與理想變壓器串聯;也可將激磁電感Lm看獨立的電感,與理想變壓器并聯.所以副邊電流一定來源與理想變壓器的電流變換,如諧振腔電流僅夠流過Lm,就不會有電流流過理想變壓器原邊、就不會有副邊電流.
大哥能針對我提的問題具體的分析一下嗎?在此謝過!!!
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xiaodong
LV.9
18
2007-09-26 22:29
@wengmuzhi
好帖!望樓主賜教:輸出電壓的公式:    Vo=Vin/2n+Im/(4nCs)*(1/f-1/fs)如何推出?
先UP 一下.
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LV.1
19
2007-09-27 08:12
@iouming
大哥能針對我提的問題具體的分析一下嗎?在此謝過!!!
剩下的問題,楊波博士論文里面都寫了!你自己想想看吧.
注意,要真正理解實際變壓器和理想變壓器區別.
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2007-09-27 13:31
請大俠繼續!謝謝!!
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sunguoying
LV.4
21
2007-09-27 15:09
@iouming
好貼,先頂一下!    樓主,請教:        1."當fs>=fr時,上管關段,下管開通時,其諧振電流還是大于勵磁電流Im(勵磁電流在一個開關周期內上升到的最大值)",有沒有具體的計算公式來說明一下為什么"諧振電流大于勵磁電流"?        2.諧振電流強歸于勵磁電流后,由大變小,但是其方向還是沒有改變,此時為什么會有副邊的輸出電流換向?    期待樓主指點!!!!!
關于你說的在fs>fr時,此時相當于串聯諧振,在s1關斷,s2開通時,為什么諧振電流被強歸于勵磁電流.因為當s1關斷時,主電感Lm感應出反向電壓-nVo,這個電壓立即使副邊正在導通的二極管截止而且電流在很短的時間內變為0.根據變壓器原理,折射到原邊的電流也被強歸于零.于是變壓器原邊的電流被強歸于了Im.
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iouming
LV.2
22
2007-09-27 20:37
@sunguoying
關于你說的在fs>fr時,此時相當于串聯諧振,在s1關斷,s2開通時,為什么諧振電流被強歸于勵磁電流.因為當s1關斷時,主電感Lm感應出反向電壓-nVo,這個電壓立即使副邊正在導通的二極管截止而且電流在很短的時間內變為0.根據變壓器原理,折射到原邊的電流也被強歸于零.于是變壓器原邊的電流被強歸于了Im.
懂了,謝謝樓主的指點啊,希望樓主繼續將你的帖子寫下去啊!!!!
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harbin
LV.4
23
2007-09-28 23:09
@zhuofengsong
請大俠繼續!謝謝!!
請問LLC諧振半橋可不可以空載,或者說空載會不會有危險?
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2007-09-29 14:49
Vo=Vin/2n+Im/(4nCs)*(1/f-1/fs) Vin
這個公式最初是臺達的黃某某推出來的.
是近似公式,假設在副邊二極管關斷的時間里激磁電流是恒定不變的.實際上是變的,如果按兩個諧振來推,方程解不出來.
這個公式的缺點是忽略了負載對電壓的影響.可以看到這個公式里完全沒有反應輸出電流的值.
黃某某還推了頻域出發的近似公式,可以反應電流.但是在開關頻率離諧振頻率比較遠的時候就不準了.
我還沒見過誰能推出LLC的嚴格的增益公式.
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armyliu
LV.5
25
2007-10-10 14:15
@磚塊電源
Vo=Vin/2n+Im/(4nCs)*(1/f-1/fs)Vin這個公式最初是臺達的黃某某推出來的.是近似公式,假設在副邊二極管關斷的時間里激磁電流是恒定不變的.實際上是變的,如果按兩個諧振來推,方程解不出來.這個公式的缺點是忽略了負載對電壓的影響.可以看到這個公式里完全沒有反應輸出電流的值.黃某某還推了頻域出發的近似公式,可以反應電流.但是在開關頻率離諧振頻率比較遠的時候就不準了.我還沒見過誰能推出LLC的嚴格的增益公式.
500) {this.resized=true; this.width=500; this.alt='這是一張縮略圖,點擊可放大。\n按住CTRL,滾動鼠標滾輪可自由縮放';this.style.cursor='hand'}" onclick="if(!this.resized) {return true;} else {window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/58/1457461191995995.jpg');}" onmousewheel="return imgzoom(this);">500) {this.resized=true; this.width=500; this.alt='這是一張縮略圖,點擊可放大。\n按住CTRL,滾動鼠標滾輪可自由縮放';this.style.cursor='hand'}" onclick="if(!this.resized) {return true;} else {window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/58/1457461191996000.jpg');}" onmousewheel="return imgzoom(this);">500) {this.resized=true; this.width=500; this.alt='這是一張縮略圖,點擊可放大。\n按住CTRL,滾動鼠標滾輪可自由縮放';this.style.cursor='hand'}" onclick="if(!this.resized) {return true;} else {window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/58/1457461191996006.jpg');}" onmousewheel="return imgzoom(this);">
NF=fs/fo
NL=Lm/Lr
Qs=sqrt(Lr/Cs)/R
第1張圖中NL=4,Qs=0..10
第2張圖是楊博士論文里的圖片
這個公式只是根據數學模型得到的結果,與實際情況有差異,可以參考一下
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harbin
LV.4
26
2007-10-10 21:32
@armyliu
[圖片]500){this.resized=true;this.width=500;this.alt='這是一張縮略圖,點擊可放大。\n按住CTRL,滾動鼠標滾輪可自由縮放';this.style.cursor='hand'}"onclick="if(!this.resized){returntrue;}else{window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/58/1457461191995995.jpg');}"onmousewheel="returnimgzoom(this);">[圖片]500){this.resized=true;this.width=500;this.alt='這是一張縮略圖,點擊可放大。\n按住CTRL,滾動鼠標滾輪可自由縮放';this.style.cursor='hand'}"onclick="if(!this.resized){returntrue;}else{window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/58/1457461191996000.jpg');}"onmousewheel="returnimgzoom(this);">[圖片]500){this.resized=true;this.width=500;this.alt='這是一張縮略圖,點擊可放大。\n按住CTRL,滾動鼠標滾輪可自由縮放';this.style.cursor='hand'}"onclick="if(!this.resized){returntrue;}else{window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/58/1457461191996006.jpg');}"onmousewheel="returnimgzoom(this);">NF=fs/foNL=Lm/LrQs=sqrt(Lr/Cs)/R第1張圖中NL=4,Qs=0..10第2張圖是楊博士論文里的圖片這個公式只是根據數學模型得到的結果,與實際情況有差異,可以參考一下
我現在非常想做諧振半橋,但苦于沒有資料,懇請哪位大俠能提供一份實際的電路圖(IC公司的PDF就不用了),謝謝.另外誰有MC34067電路的波形圖幫忙貼上.
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sunxj_007
LV.6
27
2007-10-11 12:04
@harbin
我現在非常想做諧振半橋,但苦于沒有資料,懇請哪位大俠能提供一份實際的電路圖(IC公司的PDF就不用了),謝謝.另外誰有MC34067電路的波形圖幫忙貼上.
好貼,關注中.
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harbin
LV.4
28
2007-10-15 21:31
@sunxj_007
好貼,關注中.
頂,請繼續...
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liu19730702
LV.4
29
2007-11-29 18:19
請問樓主,如果采用外置諧振電感,諧振電感的磁材料用什么材質合適?
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jim li
LV.8
30
2007-11-30 16:21
@liu19730702
請問樓主,如果采用外置諧振電感,諧振電感的磁材料用什么材質合適?
llc半橋中點雜散電容怎么確定?
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2007-11-30 16:30
好帖,支持!
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