產品的系統架構和控制算法在此就不再做介紹了,可以參考第一篇文章。今天繼續和大家分享調試過程中的踩坑。
踩坑5、LLC控制算法優化
接觸過LLC的應該都知道,LLC采用的是調頻(PFM)的工作模式,即占空比不變,頻率變化。針對我們這款輸出寬電壓的LLC電源,不僅僅是通過PFC電壓的實時調整就能實現200-800V的滿范圍帶載輸出的。這個地方必須采用PFM+PWM+PSM三種調制模式的控制方式。以下是我這個產品調試時,三個模式設定的具體思路:
1)先簡單介紹下三種調制模式。如下圖:
PWM模式:即控制頻率不變,占空比變化
PFM模式:即控制占空比不變,周期變化
PSM模式:即占空比不變,間隔周期變化,也是我們常用的burst模式,即這樣實現的
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2)PFM設定,LLC在穩定輸出時,工作頻率在如下圖f=f1的時候,效率是最高的,這個時候LLC諧振網絡的增益為1。設置的頻率根據變壓器的電感量和諧振電容進行計算f=1/[2π√(LC)]。這里,我設置的諧振頻率是80K,最高工作頻率200K,最低工作頻率45K。
坑1:最高頻率設定,我LLC的中斷控制是逐周期控制的,每個周期都會進行一次電壓、電流環的計算,當頻率超過210K的時候,單片機就算不過來了(這個時候好懷戀DSP),所以最高頻率就定在了200K。超過200K之后就是PWM模式了。理論上最高頻率是越高越好的,調試的時候就會發現PFM和PWM來回切換的時候輸出的電流紋波是最大的(當然性價比最重要,只有滿足設計要求即可),頻率高了也需要考慮mos管的開關損耗,MCU的計算能力。反正折中就行。
坑2:最低頻率設定,頻率最低的時候LLC增益也是最低的,而且增益衰減是比較快的,我這里設置的是45K,最初一版,在800V輸出的時候,負載稍微帶重點就炸管了,后面發現工作頻率一直在45K,諧振腔體長期工作在容性區間。后來調整了PFC的輸出電壓、LLC的控制砸比,增加了45K工作頻率的一個下限保護措施,才能正常工作的。
3)PWM設定,頻率到200K的時候就工作在PWM模式下了,PWM有兩種,一個是對稱PWM,一個是非對稱PWM。兩者的優缺點我就不細說了,反正我調試非對稱PWM稍微不注意就炸管了,我這里采用的是對稱PWM。
坑3:PWM控制一定要設置一個最小占空比,不然LLC的上橋臂推不起來,容易出問題(炸管)
4)PSM設定,PSM設定就比較簡單了,根據PI環路輸出,直接從PWM模式切換到PSM模式就ok了,其實PSM模式就是關閉上下管的驅動。在PWM模式和關斷PWM直接來回切換。
PFM模式的上下管波形,能看到周期是在不停變換的。