前言:之前討論在VM DFC LLC中監(jiān)測諧振電流瞬時值來進(jìn)行正負(fù)方向的峰值電流逐周期限流保護(hù),可見:《數(shù)字直接頻率控制(DFC) LLC的優(yōu)化與思考》。在這里我提到在VM DFC LLC上使用正負(fù)兩個方向的峰值電流限制,可以實(shí)現(xiàn)完美的過流保護(hù),其波形可見:
但是實(shí)際情況,由于實(shí)際板上的諧振參數(shù)和最低諧振頻率的設(shè)置問題,并不一定能進(jìn)入到正好卡到正負(fù)兩個限制點(diǎn)的電流上,以對稱占空比,三角波電流的方式運(yùn)行, 更多的可能是:AHB模式。波形來源于東兒科技的LLC測試。
這種情況下,上下半橋兩個PWM不對稱,會使諧振電容的中心電壓偏離VIN/2位置。從這個情況來看,由于諧振電容的中心電壓偏低,因此從源流入到變壓器的電流會很快的速度上升到正向峰值電流限制點(diǎn),頂?shù)秸蚍逯惦娏飨拗坪髲?qiáng)制關(guān)閉HG,經(jīng)死區(qū)時間之后開啟LG。
此時由于在OCP狀態(tài),輸出電壓無法達(dá)到次級閉環(huán)控制器設(shè)定的輸出電壓值,因此光耦電壓會上升到最大值,因此也通常對應(yīng)到諧振頻率的最低值(這里說的VM DFC LLC)。所以可見上圖所示,LG會開到FMIN的開通時間,達(dá)到周期后會自動關(guān)閉,因?yàn)橹C振電容電壓偏低,因此即使開到FMIN的周期,也不能頂?shù)截?fù)向CBC設(shè)定值,所以LG的關(guān)閉是由開關(guān)頻率來設(shè)定。
但是在這種情況下工作,諧振電容的中心電壓始終低于VIN/2,而且向次級傳輸?shù)墓β室驳陀谡ΨQ工作的情況,此時的工作波形更接近于AHB不對稱諧振半橋。如果負(fù)載不變,正向峰值電流限制點(diǎn)也不變,那么將長期運(yùn)行在這個AHB波形上,諧振電容的電壓中點(diǎn)也持續(xù)低于VIN/2,系統(tǒng)將在這里達(dá)到一個新的穩(wěn)態(tài)。如果沒有OCP次數(shù)的計數(shù)或者光耦持續(xù)正向飽和的檢測,將無法退出這個狀態(tài),回歸到正常的LLC工作模式。
可能在動態(tài)切換和過流保護(hù)時惡化LLC的工作性能。 并且在參數(shù)設(shè)置不合理的情況下(峰值大,F(xiàn)MIN更低),諧振電容的電壓可能非常大的偏離VIN/2中心值,這樣會使HG的導(dǎo)通時間極短,而且流過極大的峰值電流,雖然CBC保護(hù)達(dá)到了峰值電流保護(hù)的目的。
但是HG的開關(guān)損耗極大,發(fā)熱量也很大,持續(xù)在CBC狀態(tài),存在開關(guān)損耗導(dǎo)致的熱損壞,筆者曾經(jīng)在DSP里面用CBC保護(hù)測試到這種失效模式和波形。可見下圖所示,此時是頂?shù)截?fù)向峰值關(guān)閉,諧振電容中心遠(yuǎn)高于VIN/2位置,HG開到很長,但是LG很短,流過電流極大,峰值電流點(diǎn)關(guān)閉。
那么既然VM DFC LLC使用CBC的峰值電流保護(hù)存在可能跑到諧振AHB的波形,而且使諧振電容偏壓,嚴(yán)重情況下即使CBC也會產(chǎn)生很大的開關(guān)損耗,導(dǎo)致熱失效。
那么該如何解決這個問題呢?
筆者的思考是:
1、檢測到CBC后,考慮到存在AHB模式和開關(guān)損耗,這個情況不能持續(xù)太長時間,比如監(jiān)測到CBC后開啟計數(shù)器,監(jiān)測到多少次CBC,或者多長時間后停機(jī)。
2、靠光耦正向飽和來做保護(hù),這種情況下光耦持續(xù)正向飽和,監(jiān)測到后可以進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)。
3、從諧振電容電壓考慮,既然CBC后進(jìn)入AHB類似的原因是諧振電容中點(diǎn)電壓偏離,那么就應(yīng)該在CBC保護(hù)的時候也考慮到諧振電容的電壓判斷。
比如設(shè)定一個諧振電容電壓正向和負(fù)向電壓最大值,頂?shù)街C振電容的限制電壓后也會強(qiáng)制關(guān)閉開關(guān),這樣即使諧振電壓電壓偏離中心值,也會在諧振電容電壓的限制控制下,自動的回歸到VIN/2的位置,達(dá)到LLC對稱工作的CBC過流保護(hù)模式。當(dāng)然,既然都考慮到諧振電容電壓了,那就是電流模式控制方法了。
(從CBC后進(jìn)入AHB,然后諧振電容電壓偏移,被諧振電容電壓正負(fù)限制鉗位,逐步回到對稱工作)
(回歸到正常對稱工作,OCP由諧振電容電壓峰值限制)綜上,考慮到最完善的LLC OCP控制方法,不僅需要考慮諧振電流的正負(fù)峰值電流限制,也還要考慮到諧振電壓的偏離情況,也需要加入諧振電容的正負(fù)向的峰值電壓限制。本人能力有限,如有錯誤,懇請幫忙指正,感謝觀看,感謝支持。
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