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【原創(chuàng)】LLC的原理與設(shè)計(jì)

記得十年前,LLC還只是停留在大學(xué)的實(shí)驗(yàn)室里面。今天,LLC已經(jīng)作為一種優(yōu)秀的拓?fù)浔粯I(yè)界所廣泛的接受和使用。不得不感慨技術(shù)發(fā)展的速度。也正說(shuō)明了LLC是一種非常優(yōu)秀的拓?fù)洌拍茉谌绱硕痰臅r(shí)間里得到大家的認(rèn)可。雖然今天LLC已經(jīng)被廣泛的使用,但工作中發(fā)現(xiàn)很多工程師對(duì)LLC的原理和設(shè)計(jì)不是很了解。所以開(kāi)個(gè)帖子跟大家一起討論下LLC這個(gè)拓?fù)涞脑砗驮O(shè)計(jì)。

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LV.4
2
2010-08-10 19:36

你一搞就是大家伙,好啊,你開(kāi)始把原理圖,工作原理都寫(xiě)出來(lái)了,最好是PCB都有,

1
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bode
LV.9
3
2010-08-10 19:36
沒(méi)看內(nèi)容,先把那沙發(fā)搶了~
0
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2010-08-10 19:37

呀,只搶到地板...

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2010-08-10 20:12

要了解LLC,就要先了解軟開(kāi)關(guān)。對(duì)于普通的拓?fù)涠裕陂_(kāi)關(guān)管開(kāi)關(guān)時(shí),MOSFET的D-S間的電壓與電流產(chǎn)生交疊,因此產(chǎn)生開(kāi)關(guān)損耗。如圖所示。 

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2010-08-10 20:27
@fly
要了解LLC,就要先了解軟開(kāi)關(guān)。對(duì)于普通的拓?fù)涠裕陂_(kāi)關(guān)管開(kāi)關(guān)時(shí),MOSFET的D-S間的電壓與電流產(chǎn)生交疊,因此產(chǎn)生開(kāi)關(guān)損耗。如圖所示。[圖片] 
為了減小開(kāi)關(guān)時(shí)的交疊,人們提出了零電流開(kāi)關(guān)(ZCS)和零電壓開(kāi)關(guān)(ZVS)兩種軟開(kāi)關(guān)的方法。對(duì)于ZCS:使開(kāi)關(guān)管的電流在開(kāi)通時(shí)保持在零,在關(guān)斷前使電流降到零。對(duì)于ZVS:使開(kāi)關(guān)管的電壓在開(kāi)通前降到零,在關(guān)斷時(shí)保持為零。 
3
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2010-08-10 20:41

最早的軟開(kāi)關(guān)技術(shù)是采用有損緩沖電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。從能量的角度來(lái)看,它是將開(kāi)關(guān)損耗轉(zhuǎn)移到緩沖電路中消耗掉,從而改善開(kāi)關(guān)管的工作條件。這種方法對(duì)變換器的效率沒(méi)有提高,甚至?xí)剐式档汀D壳八芯康能涢_(kāi)關(guān)技術(shù)不再采用有損緩沖電路,這種技術(shù)真正減小了開(kāi)關(guān)損耗,而不是損耗的轉(zhuǎn)移,這就是諧振技術(shù)。而諧振變換器又分為全諧振變換器,準(zhǔn)諧振變換器,零開(kāi)關(guān)PWM變換器和零轉(zhuǎn)換PWM變換器。全諧振變換器的諧振元件一直諧振工作,而準(zhǔn)諧振變換器的諧振元件只參與能量變換的某一個(gè)階段,不是全程參與。零開(kāi)關(guān)PWM變換器是在準(zhǔn)諧振的基礎(chǔ)上加入一個(gè)輔助開(kāi)關(guān)管,來(lái)控制諧振元件的諧振過(guò)程。零轉(zhuǎn)換PWM變換器的輔助諧振電路只是在開(kāi)關(guān)管開(kāi)關(guān)時(shí)工作一段時(shí)間,其它時(shí)間則停止工作。

2
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2010-08-10 20:48
@fly
最早的軟開(kāi)關(guān)技術(shù)是采用有損緩沖電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。從能量的角度來(lái)看,它是將開(kāi)關(guān)損耗轉(zhuǎn)移到緩沖電路中消耗掉,從而改善開(kāi)關(guān)管的工作條件。這種方法對(duì)變換器的效率沒(méi)有提高,甚至?xí)剐式档汀D壳八芯康能涢_(kāi)關(guān)技術(shù)不再采用有損緩沖電路,這種技術(shù)真正減小了開(kāi)關(guān)損耗,而不是損耗的轉(zhuǎn)移,這就是諧振技術(shù)。而諧振變換器又分為全諧振變換器,準(zhǔn)諧振變換器,零開(kāi)關(guān)PWM變換器和零轉(zhuǎn)換PWM變換器。全諧振變換器的諧振元件一直諧振工作,而準(zhǔn)諧振變換器的諧振元件只參與能量變換的某一個(gè)階段,不是全程參與。零開(kāi)關(guān)PWM變換器是在準(zhǔn)諧振的基礎(chǔ)上加入一個(gè)輔助開(kāi)關(guān)管,來(lái)控制諧振元件的諧振過(guò)程。零轉(zhuǎn)換PWM變換器的輔助諧振電路只是在開(kāi)關(guān)管開(kāi)關(guān)時(shí)工作一段時(shí)間,其它時(shí)間則停止工作。
站在八樓
1
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2010-08-10 21:19

全諧振變換器主要由開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)和諧振槽路組成,它使得流過(guò)開(kāi)關(guān)管的電流變?yōu)檎叶皇欠讲ǎ缓笤O(shè)法使開(kāi)關(guān)管在某一時(shí)刻導(dǎo)通,實(shí)現(xiàn)零電壓或零電流開(kāi)關(guān)。 

   對(duì)于LLC而言,通常讓開(kāi)關(guān)管在電流為負(fù)時(shí)導(dǎo)通。在導(dǎo)通前,電流從開(kāi)關(guān)管的體內(nèi)二極管流過(guò),開(kāi)關(guān)管D-S之間電壓被箝位在0V(忽略二極管壓降),此時(shí)開(kāi)通二極管,可以實(shí)現(xiàn)零電壓開(kāi)通;在關(guān)斷前,由于D-S間的電容電壓為0v而且不能突變,因此也近似于零電壓關(guān)斷。

   

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fly
10
2010-08-10 21:19
@雪山無(wú)痕
站在八樓
大師都來(lái)了,看來(lái)俺要認(rèn)真寫(xiě)才行了
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fly
11
2010-08-10 22:11
@fly
全諧振變換器主要由開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)和諧振槽路組成,它使得流過(guò)開(kāi)關(guān)管的電流變?yōu)檎叶皇欠讲ǎ缓笤O(shè)法使開(kāi)關(guān)管在某一時(shí)刻導(dǎo)通,實(shí)現(xiàn)零電壓或零電流開(kāi)關(guān)。[圖片]   對(duì)于LLC而言,通常讓開(kāi)關(guān)管在電流為負(fù)時(shí)導(dǎo)通。在導(dǎo)通前,電流從開(kāi)關(guān)管的體內(nèi)二極管流過(guò),開(kāi)關(guān)管D-S之間電壓被箝位在0V(忽略二極管壓降),此時(shí)開(kāi)通二極管,可以實(shí)現(xiàn)零電壓開(kāi)通;在關(guān)斷前,由于D-S間的電容電壓為0v而且不能突變,因此也近似于零電壓關(guān)斷。[圖片]   

從上面的分析可以看出,要實(shí)現(xiàn)零電壓開(kāi)關(guān),開(kāi)關(guān)管的電壓必須滯后于電流。因此必須使諧振槽路始終工作在感性狀態(tài)。

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2010-08-10 22:37
@fly
從上面的分析可以看出,要實(shí)現(xiàn)零電壓開(kāi)關(guān),開(kāi)關(guān)管的電壓必須滯后于電流。因此必須使諧振槽路始終工作在感性狀態(tài)。

來(lái)遲一步

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xzszrs
LV.11
13
2010-08-10 22:45
@fly
大師都來(lái)了,看來(lái)俺要認(rèn)真寫(xiě)才行了
門(mén)口占個(gè)位,旁聽(tīng)。
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fly
14
2010-08-10 23:21
@fly
從上面的分析可以看出,要實(shí)現(xiàn)零電壓開(kāi)關(guān),開(kāi)關(guān)管的電壓必須滯后于電流。因此必須使諧振槽路始終工作在感性狀態(tài)。

對(duì)于LLC,其變壓器可以等效為激磁電感與理想變壓器的并聯(lián)。當(dāng)工作在重載的情況下的時(shí)候,由漏感,諧振電容和負(fù)載構(gòu)成串聯(lián)諧振回路。 

諧振頻率為: 

當(dāng)LLC工作在空載的時(shí)候,由漏感,激磁電感和諧振電容構(gòu)成串聯(lián)諧振回路。 

諧振頻率為: 

從上面我們可以看到在空載時(shí)的諧振頻率要低于帶載時(shí)的諧振頻率。從其本質(zhì)上看,LLC電路實(shí)際上就是有兩個(gè)諧振點(diǎn)的串聯(lián)諧振電路。

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2010-08-11 09:16
@fly
對(duì)于LLC,其變壓器可以等效為激磁電感與理想變壓器的并聯(lián)。當(dāng)工作在重載的情況下的時(shí)候,由漏感,諧振電容和負(fù)載構(gòu)成串聯(lián)諧振回路。[圖片] 諧振頻率為:[圖片] 當(dāng)LLC工作在空載的時(shí)候,由漏感,激磁電感和諧振電容構(gòu)成串聯(lián)諧振回路。[圖片] 諧振頻率為:[圖片] 從上面我們可以看到在空載時(shí)的諧振頻率要低于帶載時(shí)的諧振頻率。從其本質(zhì)上看,LLC電路實(shí)際上就是有兩個(gè)諧振點(diǎn)的串聯(lián)諧振電路。

我是來(lái)聽(tīng)課的

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2010-08-11 09:20
@fly
對(duì)于LLC,其變壓器可以等效為激磁電感與理想變壓器的并聯(lián)。當(dāng)工作在重載的情況下的時(shí)候,由漏感,諧振電容和負(fù)載構(gòu)成串聯(lián)諧振回路。[圖片] 諧振頻率為:[圖片] 當(dāng)LLC工作在空載的時(shí)候,由漏感,激磁電感和諧振電容構(gòu)成串聯(lián)諧振回路。[圖片] 諧振頻率為:[圖片] 從上面我們可以看到在空載時(shí)的諧振頻率要低于帶載時(shí)的諧振頻率。從其本質(zhì)上看,LLC電路實(shí)際上就是有兩個(gè)諧振點(diǎn)的串聯(lián)諧振電路。

仔細(xì)聽(tīng)講中。

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bode
LV.9
17
2010-08-11 09:43
@fly
從上面的分析可以看出,要實(shí)現(xiàn)零電壓開(kāi)關(guān),開(kāi)關(guān)管的電壓必須滯后于電流。因此必須使諧振槽路始終工作在感性狀態(tài)。
兄臺(tái)的意思,要實(shí)現(xiàn)零電流開(kāi)關(guān),開(kāi)關(guān)管的電壓必須超前于電流,要使諧振槽路始終工作在容性狀態(tài)嗎?
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leowang2002
LV.4
18
2010-08-11 09:51
@bode
兄臺(tái)的意思,要實(shí)現(xiàn)零電流開(kāi)關(guān),開(kāi)關(guān)管的電壓必須超前于電流,要使諧振槽路始終工作在容性狀態(tài)嗎?

來(lái)學(xué)習(xí)!

請(qǐng)問(wèn)Dead time 怎么處理比較好?OCL參數(shù)以及取樣如何處理?負(fù)載電流和頻率的關(guān)系如何?高結(jié)合的變壓器和電感加變壓器的方式那種更好?變壓器的溫度過(guò)熱和過(guò)負(fù)載的溫度保護(hù)如何處理?一口氣問(wèn)了幾個(gè)問(wèn)題,期待答復(fù)。

 

 

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fly
19
2010-08-11 10:39
@bode
兄臺(tái)的意思,要實(shí)現(xiàn)零電流開(kāi)關(guān),開(kāi)關(guān)管的電壓必須超前于電流,要使諧振槽路始終工作在容性狀態(tài)嗎?

對(duì)的,同時(shí)還要防止電流反向流過(guò)體二極管.

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fly
20
2010-08-11 10:40
@sometimes
來(lái)遲一步
歡迎師兄指教啊
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fly
21
2010-08-11 10:42
@leowang2002
來(lái)學(xué)習(xí)!請(qǐng)問(wèn)Deadtime怎么處理比較好?OCL參數(shù)以及取樣如何處理?負(fù)載電流和頻率的關(guān)系如何?高結(jié)合的變壓器和電感加變壓器的方式那種更好?變壓器的溫度過(guò)熱和過(guò)負(fù)載的溫度保護(hù)如何處理?一口氣問(wèn)了幾個(gè)問(wèn)題,期待答復(fù)。  
呵呵...兄臺(tái)的問(wèn)題很有深度哦.稍后我會(huì)在帖子里講到.
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moses2002cn
LV.5
22
2010-08-11 12:37
@fly
對(duì)于LLC,其變壓器可以等效為激磁電感與理想變壓器的并聯(lián)。當(dāng)工作在重載的情況下的時(shí)候,由漏感,諧振電容和負(fù)載構(gòu)成串聯(lián)諧振回路。[圖片] 諧振頻率為:[圖片] 當(dāng)LLC工作在空載的時(shí)候,由漏感,激磁電感和諧振電容構(gòu)成串聯(lián)諧振回路。[圖片] 諧振頻率為:[圖片] 從上面我們可以看到在空載時(shí)的諧振頻率要低于帶載時(shí)的諧振頻率。從其本質(zhì)上看,LLC電路實(shí)際上就是有兩個(gè)諧振點(diǎn)的串聯(lián)諧振電路。
更新,更新,還要速度更新啊!
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allen-leon
LV.5
23
2010-08-11 18:08
@peterchen0721
仔細(xì)聽(tīng)講中。
peter很謙虛。
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2010-08-11 19:12
@fly
大師都來(lái)了,看來(lái)俺要認(rèn)真寫(xiě)才行了

學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)

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840318028
LV.1
25
2010-08-11 20:21
@fly
對(duì)的,同時(shí)還要防止電流反向流過(guò)體二極管.
希望各位前輩能講的盡可能的基本一些。 連帶的也多寫(xiě)一點(diǎn)解釋。 多給新手一些幫助! 謝謝!  關(guān)注!!!
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fly
26
2010-08-11 20:50
@fly
對(duì)于LLC,其變壓器可以等效為激磁電感與理想變壓器的并聯(lián)。當(dāng)工作在重載的情況下的時(shí)候,由漏感,諧振電容和負(fù)載構(gòu)成串聯(lián)諧振回路。[圖片] 諧振頻率為:[圖片] 當(dāng)LLC工作在空載的時(shí)候,由漏感,激磁電感和諧振電容構(gòu)成串聯(lián)諧振回路。[圖片] 諧振頻率為:[圖片] 從上面我們可以看到在空載時(shí)的諧振頻率要低于帶載時(shí)的諧振頻率。從其本質(zhì)上看,LLC電路實(shí)際上就是有兩個(gè)諧振點(diǎn)的串聯(lián)諧振電路。

對(duì)于諧振電路而言,要使其呈現(xiàn)感性狀態(tài),必須使外加激勵(lì)的頻率高于諧振頻率。因此對(duì)于LLC,其最小開(kāi)關(guān)頻率不能低于fR2. 從開(kāi)關(guān)頻率與諧振頻率的關(guān)系來(lái)看,LLC的工作狀態(tài)分為fs=fR1, fs>fR1,fR2

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bode
LV.9
27
2010-08-12 09:37
@fly
對(duì)的,同時(shí)還要防止電流反向流過(guò)體二極管.

兄臺(tái)繼續(xù)啊,我來(lái)圍觀你了~

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fly
28
2010-08-12 10:13
@leowang2002
來(lái)學(xué)習(xí)!請(qǐng)問(wèn)Deadtime怎么處理比較好?OCL參數(shù)以及取樣如何處理?負(fù)載電流和頻率的關(guān)系如何?高結(jié)合的變壓器和電感加變壓器的方式那種更好?變壓器的溫度過(guò)熱和過(guò)負(fù)載的溫度保護(hù)如何處理?一口氣問(wèn)了幾個(gè)問(wèn)題,期待答復(fù)。  

最近更新比較慢,我還是先回答這位朋友的問(wèn)題吧。對(duì)于死區(qū)時(shí)間,是llc的一個(gè)重要參數(shù)。它跟勵(lì)磁電流,MOSFET的輸出電容和線路寄生電容有關(guān)。要使llc實(shí)現(xiàn)軟開(kāi)關(guān),就要使得在死區(qū)時(shí)間內(nèi),勵(lì)磁電流能抽走或者充滿MOSFET的輸出電容和線路上的寄生電容,才能使得LLC的mosfet的D-S兩端電壓能達(dá)到0v。但是如果死區(qū)時(shí)間太大的話,會(huì)使得半橋的電壓利用率降低,使得原邊電流增大,不利于提高效率。所以要選擇合適的死區(qū)時(shí)間。不過(guò)由于LLC變壓器的勵(lì)磁電感比較小,勵(lì)磁電流比較大,死區(qū)時(shí)間比較小。對(duì)于OCL,不知道你指的是什么。負(fù)載電流的平均值是由負(fù)載決定的,但有效值是隨波形變化的。在開(kāi)關(guān)頻率高于諧振頻率時(shí),由于原邊電流連續(xù),副邊電流相對(duì)比較平緩,有效值較低,效率相對(duì)會(huì)比較高點(diǎn)。

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bode
LV.9
29
2010-08-12 10:17
@fly
最近更新比較慢,我還是先回答這位朋友的問(wèn)題吧。對(duì)于死區(qū)時(shí)間,是llc的一個(gè)重要參數(shù)。它跟勵(lì)磁電流,MOSFET的輸出電容和線路寄生電容有關(guān)。要使llc實(shí)現(xiàn)軟開(kāi)關(guān),就要使得在死區(qū)時(shí)間內(nèi),勵(lì)磁電流能抽走或者充滿MOSFET的輸出電容和線路上的寄生電容,才能使得LLC的mosfet的D-S兩端電壓能達(dá)到0v。但是如果死區(qū)時(shí)間太大的話,會(huì)使得半橋的電壓利用率降低,使得原邊電流增大,不利于提高效率。所以要選擇合適的死區(qū)時(shí)間。不過(guò)由于LLC變壓器的勵(lì)磁電感比較小,勵(lì)磁電流比較大,死區(qū)時(shí)間比較小。對(duì)于OCL,不知道你指的是什么。負(fù)載電流的平均值是由負(fù)載決定的,但有效值是隨波形變化的。在開(kāi)關(guān)頻率高于諧振頻率時(shí),由于原邊電流連續(xù),副邊電流相對(duì)比較平緩,有效值較低,效率相對(duì)會(huì)比較高點(diǎn)。

老兄你最好能畫(huà)出時(shí)序圖來(lái)解釋。

實(shí)現(xiàn)軟開(kāi)關(guān),[勵(lì)磁電流能抽走或者充滿MOSFET的輸出電容和線路上的寄生電容]。死去時(shí)間內(nèi),變壓器傳遞能量嗎?這時(shí)候有沒(méi)有負(fù)載折算過(guò)來(lái)的電流?在這里不起作用嗎?

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hsym_101584
LV.5
30
2010-08-12 10:20
@fly
對(duì)的,同時(shí)還要防止電流反向流過(guò)體二極管.
來(lái)學(xué)習(xí)了,做個(gè)記號(hào)
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2010-08-12 11:38
@bode
老兄你最好能畫(huà)出時(shí)序圖來(lái)解釋。實(shí)現(xiàn)軟開(kāi)關(guān),[勵(lì)磁電流能抽走或者充滿MOSFET的輸出電容和線路上的寄生電容]。死去時(shí)間內(nèi),變壓器傳遞能量嗎?這時(shí)候有沒(méi)有負(fù)載折算過(guò)來(lái)的電流?在這里不起作用嗎?
兄臺(tái)能不能讓樓主講完才提問(wèn)題呢?
1
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