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未解决

半桥LLC的DC增益特性曲线图

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masterhope
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副总工程师
  • 2011-7-12 10:32:36
10问答币
看不懂这个增益图示,麻烦请高手们指点迷津一二
里面分为3个区域,当工作频率处于fr以上为原边ZVS区域1;当处于fm~fr之间为原边ZVS+副边ZCS区域2;当小于fm时则原边进入ZCS区域3,有以下几个小小问题:
1.为什么原边不允许进入ZCS状态呢?会导致什么后果?
2.图示里面的增益曲线:是不是当输出负载变化的过程中,会有对应不同的Q值,从而对应不同的曲线。Q和负载有关系么?以图示里面的增益曲线第一条为例,假设此曲线Q值为5,那么在输出从0~满载的运行过程中,是不是一直沿着这条曲线发生增益的变化?真的糊涂。
谢谢指点


Coming.Lu
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  • 2011-7-12 12:03:20
 
X是开关频率和谐振频率的比值。
Y是输出电压和输入电压的比值。半桥就是母线电压的1半来算。变压器匝数比按1:1算。如果不是1:1,再自己按比例另算。
masterhope
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LV8
副总工程师
  • 2011-7-12 13:45:25
 
1.这个图示X轴是开关频率和谐振频率的比值,这个我知道

2.看不懂的是里面的增益曲线:对于DC/DC 半桥LLC模块,输入电压和输出电压不是定值的么?(比喻说输入电压390VDC,输出电压24VDC)。那么不管输出带负载多少,应该增益曲线都是平直的呀?但是图示里面对于每一条不同Q值的增益曲线,从开关频率从高到低的过程中(对应应该是空载到满载的加载过程吧?),其增益曲线会发生这样的变化?就拿里面的“第一条”为例。
Coming.Lu
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  • 2011-7-12 14:00:19
 
输入390V这个电压是带纹波的,输出功率大了,线上还有压降,这些都是要电路通过调整开关频率的方式来补回来的。
jimmmy1125
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副总工程师
  • 2011-7-12 15:30:36
 
不能单看输入电压、输出电压、还有负载哦
负载变了,整个电路的Q就变了。。。
给你个资料。。

LLC的设计步骤(郭春明)OK(有例子和计算公式).pdf
masterhope
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副总工程师
  • 2011-7-12 15:45:24
 
谢谢,这个俺刚刚下载不久,但是很多看得糊里糊涂呀!
按照资料介绍,假设在输入电压不变的情况下,输出功率越大,那么负载电阻越小,反射回原边的电阻也越小,故Q值越大,是这样了解的吧?
故对于某个Lr Lm Cr 都已经定型了的LLC DC模块,在输入电压恒定的情况下,随着负载从空载到满载的过程中,其Q值是一直变化的,即越来越小,频率也越来越小,一直向下限谐振点靠拢。所以我疑惑的地方就是这里了:增益特性图示里面有N条不同Q值的曲线,那么那一条才是我所需要的呢?
nongfu
  • nongfu
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高级工程师
  • 2011-7-12 16:03:06
 
问得好
allen-leon
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  • 2011-7-12 16:10:20
 
故对于某个Lr Lm Cr 都已经定型了的LLC DC模块,在输入电压恒定的情况下,随着负载从空载到满载的过程中 , Q值是一直变化的,是越来越而不是变小, 频率会越来越小,
jimmmy1125
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副总工程师
  • 2011-7-12 16:25:39
 
因为Q值一直在变化,所以你只要管最大的Q值(留点余量)没有进入ZCS就可以了吧。。
实际的我还没做过哦。。
Coming.Lu
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  • 2011-7-12 17:17:42
 
把最低开关频率限好,就应该不会进ZCS了。
wuzhonggui
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高级工程师
  • 2011-7-12 19:29:57
 
提高最高频率呢!
masterhope
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副总工程师
  • 2011-7-13 12:02:24
 
唔,有道理!
我现在做的某款LLC,实际上发现,只要有一点点输出负载,其开关频率就到了谐振频率fr附近,并没有在空载开机频率~谐振频率这个区域徘徊,也就是没有在区域1.再加大负载,频率更低了,个人觉得频率的调节范围不宽,很容易进入ZCS区烧管,请问这是那个环节不合理导致的?
masterhope
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副总工程师
  • 2011-7-13 12:08:55
 
还请教,在增益特性曲线图的区域2,只要保证增益曲线在图示中的虚线上方就可以了吧,也就是斜率为负。随着加重负载,Q值增大,那么对应的增益曲线也越往下走,对应的下限频率范围越窄,更加容易进入ZCS区,我发现我还是了解不了这一大对增益曲线,为什么在随着负载从小到大的过程中,会有如此多不同Q值的增益曲线?那么实际机器运行时从空载到满载的过程中其真正的增益曲线是那一条呢?
zhuguangchuan
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高级工程师
  • 2011-7-17 22:30:44
 
具体是哪一条 是根据你的负载来的,虽然不同的负载,对应不的不同的Q,只你保证,最大负载下,取Q值曲线,不让电路进入ZCS,就可以了!你管它具体是哪一根!明白了吗?
Coming.Lu
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  • 2011-7-13 12:37:18
 
LLC最大的缺点应该就是调节范围太窄。
masterhope
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副总工程师
  • 2011-7-13 13:41:45
 
这么说来要做到宽范围调压LLC是很困难了!
jimmmy1125
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副总工程师
  • 2011-7-13 13:49:27
 
是的,一般都是PFC+LLC
Coming.Lu
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  • 2011-7-13 14:47:01
 
是的,如果是宽输入的话,可以用PFC来帮预调。
masterhope
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副总工程师
  • 2011-7-13 21:45:14
 
谢谢大家,现在我的LLC遇到了这样一个问题:
输出电压24V,输入电压380VDC,谐振频率150KHZ,改变给定的时候发现,向上调节电压可以调节到45V,不过是以降低开关频率为代价的;但是在减小给定从而降低输出电压的时候,输出电压只能降到22V便下不去了,强行往下调节,PI便开环,此时频率跳到我我设定的最高开机频率300K,为什么下限调节的范围会这样窄的呢?是哪个环节没处理好?请大家帮忙指点
Coming.Lu
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  • 2011-7-13 22:32:04
 
增益曲线已经贴出来了,看看就知道了啊。
masterhope
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副总工程师
  • 2011-7-13 23:17:09
 
看不懂呀,比喻说,调高输出电压,增益上升,那么开关频率下降;降低输出电压,增益减小,频率升高。这个和下限电压的窄范围有什么关系呢?(比喻说我的24V才能降到22V)
masterhope
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副总工程师
  • 2011-7-13 23:18:35
 
是不是由于此时空载时的Q值很大,增益很低,无法得到所需的输出电压?
Coming.Lu
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  • 2011-7-14 08:01:52
 
曲线上很明显看得出,开关频率高于谐振频率后,增益下降变得缓和。
masterhope
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副总工程师
  • 2011-7-14 08:18:20
 
那就是说要想将输出电压下调,除非将输入电压降低才可以?那么LLC要做到宽输出电压调节的范围是比较困难的
masterhope
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副总工程师
  • 2011-7-14 08:18:48
 
尤其是下限调节电压的时候
masterhope
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副总工程师
  • 2011-7-14 08:36:41
 
谢谢大家,还想请教请教!
1.LLC的Q值我们知道是由谐振电感谐振电容以及输出负载决定的,在输出负载不变的情况下如果我们改变Q值,只能通过改变谐振电感或者谐振电容,那么这个时候会带来谐振点的变化。还会带来什么影响呢?
2.在增益特性曲线斜率为正的时候原边开始进入ZCS区域,为什么不能进入这个区域?MOS管进入ZCS后会导致什么后果?
3.LLC工作在较为理想的Fm和Fr这两个频率范围内时,是不是通过谐振电感和谐振电容谐振,将母线输入的电流转换成正弦电流存储于谐振腔内,再向副边吐出能量?
masterhope
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副总工程师
  • 2011-7-14 18:57:09
 
zhuguangchuan
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高级工程师
  • 2011-7-17 22:36:51
 
1,电路的争议变了
2MOS关适合ZVS不适合ZCS
3,可以这么说,但不全对,储存的能量也用于ZVS
Coming.Lu
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  • 2011-7-14 08:38:16
 
13楼我已说过。
masterhope
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副总工程师
  • 2011-7-14 18:58:24
 
偶24搂的几个小问题呢?可否继续执教,谢谢
masterhope
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副总工程师
  • 2011-7-14 19:00:04
 
我现在已经基本了解了增益曲线的表示的含义,但是对于Q值的变化以及为什么原边不能进入ZCS区域还是卜知道
Coming.Lu
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  • 2011-7-14 20:35:11
 
撇开LLC不谈,一般电压较高的话,ZVS要比ZCS开关损耗更小。
因为,ZCS虽然没电流,但开关管结电容上还有电压,开关管导通时,这个电容上的电还要在开关管自身上损耗。
masterhope
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副总工程师
  • 2011-7-14 22:46:26
 
谢谢高工!
请问这个Q值对于LLC谐振腔而言,表征了一个什么物理量?
Coming.Lu
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  • 2011-7-15 08:05:12
 
这个我也不知道怎么说了,我也就是看着增益曲线用的。
milestone
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高级工程师
  • 2011-7-15 12:05:18
 
Q值表征的是谐振腔的品质因数,或者说是谐振腔里面的L 或者C的阻抗对于等效负载电阻的比值,也就是无功功率的一个体现。Q值越大,L或者C的无功功率越大,但是将LC总体来看其无功功率之和为零(谐振状态下)-----偶的个人浅见,因为偶最近也在开始做LLC,欢迎大家一起讨论以求进步
吴宏
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本网技师
  • 2011-7-15 21:16:49
 
有一点我也想不通,就是增益。单从LRC谐振电路来讲。当输入Vi为50%的方波。此时R上的电压随Vi 的频率变化,最大只能到Vi 的值,也就是说增益g最大只能是1。而在谐振电路路中变压器原边的电压却可以大于Vi,也就是增益大于1。这归根到底是什么原因引起的增益大于1的。实在想不通
Coming.Lu
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  • 2011-7-15 22:27:27
 
理想的LC谐振,电压可以无穷高。
masterhope
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副总工程师
  • 2011-7-15 23:57:43
 
确实是,增益曲线居然有大于1的时候,这个我也百思不得其解!究竟是什么原因会让增益大于1?打个比方,当加重载时,频率下移,会比第一个谐振点低,这个时候增益开始大于1,但是由于有负载消耗能量,故输出电压并没有上升。
masterhope
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LV8
副总工程师
  • 2011-7-16 00:02:13
 
我在调试半桥LLC的时候发现,当加载到1/3负载或者半载甚至满载,此时的开关频率都在谐振点附近(谐振电感Lr与谐振电容Cr的谐振点),可以说频率的变化范围并不大,但是负载却从1/3负载~满载变化。我用的是定死区时间调制频率的方式,在变频过程中,究竟LLC靠的是怎么样的方式向副边提供越来越大的能量?
allen-leon
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  • 2011-7-16 11:29:48
 
频率的变化范围并不大??大概有多少Khz的变化量??
masterhope
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副总工程师
  • 2011-7-17 21:44:11
 
很小,设置谐振频率150K,发现实际工作时轻载到满载的工作频率大概在140K附近,变化也就5K的范围。
masterhope
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副总工程师
  • 2011-7-17 21:50:45
 
所以说让我疑惑的就是这样:变化才这么一点频率范围,但是输出却可以大范围的变化负载,这是什么原因呢?还是LLC本质工作就是这样的?
除此之外,还想请教:
一、在一个开关周期过程中,以前半周开关周期为例,LLC是不是在工作过程先将输入的能量通过谐振储存在谐振腔内,然后再向副边同时吐出能量?
二、假设撇除开关损耗不算,LLC进入ZCS真正危险的原因是什么?(某非就是由于开关损耗比ZVS时大而导致爆管?)
zhuguangchuan
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高级工程师
  • 2011-7-17 22:53:51
 
1,是同时进行的
不管是LLC 还是单管正激,还是半桥,只要电路进入稳定模式,D变化都不大,只是补偿电路中的 损耗,变的是 初级电流在增大!
masterhope
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副总工程师
  • 2011-7-18 13:39:25
 
不是吧,对于传统的半桥或者全桥,D的变化固然有补偿线路的损耗这个作用,但是更多的是为负载提供更大的能量。D怎么样可能变化不大呢?
Coming.Lu
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  • 2011-7-18 14:07:04
 
传统半桥,全桥,如果器件理想,占空比是不随负载变化的,只随输入输出电压变化。
前题条件是输出滤波电感量够大,能让电流连续。
masterhope
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副总工程师
  • 2011-7-18 17:10:22
 
呵呵,这是非常理想的状况
Coming.Lu
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  • 2011-7-18 17:19:49
 
理想是这样,实际上的器件也不是很差,电感,变压器内阻也不是很大,二极管结压降也不会因电流有很大变化,所以实际上增加的占空比也就是补上这些不理想因数,所以变化不大。
blueskyy
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LV10
总工程师
  • 2011-7-22 08:31:49
 
~
masterhope
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LV8
副总工程师
  • 2011-7-18 17:20:39
 
LLC的下限调压范围比较窄(增益小于1时变动范围小)确实是个毛病,上限电压以牺牲频率为代价倒是可以调得比较高。以我手头这款为例,设计24V输出,发现下限只有22V,但是上限却可以调到40V,当然此时开关频率已经比谐振频率低许多了。如果在40V的时候肯定带不了多少负载频率便掉下去了。
为解决这个问题,做一个这样的设想:设我电源输出24V,要求上下能变动8V吧,实际按照24V设计半桥LLC时假设得到的理想变比为10,但是拿这个变压器做试验发现实际下限电压只能输出22V,为了得到更低的输出电压,可否通过提高匝比的方法,例如提高到12:1甚至更高一点。不过这样发现也有问题,提高匝比,固然可以得到更低的输出电压,但是通过给定将输出调至实际我需要的24V时,发现已经牺牲了一些频率,此时开关频率已经小于谐振频率许多了。不知道此时再加重载的话还能不能在ZVS区?

大家说说这样的想法如何?
masterhope
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副总工程师
  • 2011-7-18 17:23:22
 
LLC的时区时间设置有什么技巧不?设置其的依据是什么呢?
allen-leon
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  • 2011-7-18 19:11:05
 
有些融会贯通了。。很不错。。
zhuguangchuan
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高级工程师
  • 2011-7-19 09:53:03
 
就是这样做的!
masterhope
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副总工程师
  • 2011-7-19 13:50:55
 
哦,原来是这样,呵呵!那会不会导致牺牲较多的开关频率为代价呢?
还有,我如果通过提高了匝比的方法(比理论计算的匝比高)来获得相对较宽范围的输出电压调节,但是励磁电感和谐振电感的值还是按照原来得到的值吧作为设计基准吧?
zhuguangchuan
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高级工程师
  • 2011-7-19 09:50:48
 
自己拿的电源测试下,口说无凭啊
f282691294
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本网技师
  • 2013-1-3 13:04:50
 
哎,我看到这里冲动了,所有的一切来源于一个神一样的等效,用一个电阻来等效副边,但是!副边的带载不同,就得用一个与之等效的阻值,当然了,这就是增益会变的原因,遗憾的是,这些等效都是近似等效,会有误差的,哈哈,不过这样等效还是有用的,因为要直接分析本来电路,是有难度的,它是一个在时域里分段的2阶系统,
schwarzenggar
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  • 2012-12-26 17:01:08
 
加重负载后,频率减小,输入电压是减小的,对于稳定的输出电压,因此:增益=输出/输入。是大于1的。
个人见解,欢迎拍砖!
schwarzenggar
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初级工程师
  • 2012-12-26 17:12:55
 
那个前提是输入不变啊,而且谐振点不变,但是现在输入变了
zhuguangchuan
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高级工程师
  • 2011-7-17 22:32:22
 
你要是把最高频率在调高,电压就下去了 ,或则你点负载,也会下去的
masterhope
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副总工程师
  • 2011-7-19 22:48:25
 
我们知道,在移相拓扑里面,如果死区时间过长或者过短都不好,都会导致原边的管子脱离ZVS开通状态,那么了LLC里面,这个死区时间如果设置得过长或者偏短,会对ZVS状态有影响么?
zhuguangchuan
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高级工程师
  • 2011-7-20 11:10:04
 
肯定有,时间太短,不能ZVS,还有可能 被强奸!
masterhope
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副总工程师
  • 2011-7-20 14:04:21
 
死区时间太长貌似也会导致脱离ZVS呀
zhuguangchuan
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高级工程师
  • 2011-7-20 19:11:36
 
时间太长一点,可以ZVS,但效力低,要是在更长点,可能不能实现 ZVS
masterhope
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副总工程师
  • 2011-7-20 22:59:32
 
LLC用固定死区时间调频的方式来向副边输出能量,负载越重,频率越低,其实从原边的占空比看起来是越来越大,从这个角度来看能否说明LLC是否和普通全桥一样都是靠加大原边占空比来维持副边越来越大的能量输出呢?
masterhope
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副总工程师
  • 2011-7-21 12:01:35
 
吴宏
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本网技师
  • 2011-7-21 21:58:51
 
不能这样推理。其输出功率大小或者电压大小。与移相完全不相同。这个自己多想想。
masterhope
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副总工程师
  • 2011-7-21 23:13:04
 
从下面的这个现象:
1.当固定在额定输出电压,输出功率逐渐加大,则频率逐渐减低
2.在空载条件下通过给定调节输出电压高于额定电压,输出电压越高,频率也越低
从这两个一对比就可以感觉不是靠调占空比了来输出能量了,那么是靠什么呢?靠的是在更低的开关周期里面更大的谐振电流?
bigbigeasy
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高级工程师
  • 2011-7-22 08:13:07
 
假如在完全谐振点,不是靠占空比,靠的是负载

因为电压不会随着负载变化。
masterhope
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副总工程师
  • 2011-7-22 23:07:47
 
我说的是在加重负载的过程中,如果此时正好处于谐振状态,那么谐振腔靠的什么样的方式向副边折算回原边的等效负载输送越来越大的能量?
bigbigeasy
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高级工程师
  • 2011-7-23 09:14:16
 
因为q固定,所以无论反射电阻如何变化,电压都不变。变得是谐振电流,更多的电流流向负载,而不是谐振电感
masterhope
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副总工程师
  • 2011-7-23 23:00:25
 
谐振腔的Q值怎么会固定呢?Q值不是谐振电感/谐振电感的值再开方然后再除以反射电阻么?既然负载变化了,电阻也就变了,Q值怎么会不变?
masterhope
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副总工程师
  • 2011-7-24 12:44:11
 
bigbigeasy
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高级工程师
  • 2011-7-24 21:03:40
 
三个区域公共点,q就是不变得
dsp2407
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副总工程师
  • 2011-7-25 23:07:39
 
不是吧,那个是最佳工作点,但是一般随着负载的加重,其工作点频率会稍微低于这个最佳谐振点,并不能保证在这个最佳点,随着负载的加重,频率越偏离谐振点,在这种情况下Q值怎么会不变?
bigbigeasy
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高级工程师
  • 2011-7-26 21:48:18
 
你忽略二极管压降就不会偏,负载对q得影响其实很小,
否则直接做串联谐振算了
liujuu
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高级工程师
  • 2011-7-27 20:59:30
 
你好 本人初学 请教个问题 看过一些文章中写的关于llc变换器要工作在fr与fm之间 既然要工作在fr与fm之间 那llc之间既然没到谐振频率点 看了上面的评论 也说llc有工作在低于谐振频率的时候 那llc之间如何谐振的呢

还有mosfet为什么不能zcs呢 进入后会怎样
先谢谢啦
andywang
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高级工程师
  • 2013-1-3 17:02:43
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学习
ruideli
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本网技师
  • 2014-10-15 19:31:56
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偶也是新手 来学习
survive
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助理工程师
  • 2014-10-16 21:08:43
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从空载到满载,Q是越来越大才对。
Q不是为了获得你想要的满载时的增益吗?因为满载下Q最小,而且Q越小,增益越小,所以只要你的满载下Q对应的增益能满足要求,其他负载下都不是问题了。
以上是我个人理解,我也是新手,多多交流。嘿嘿
chenwei615743364
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高级工程师
  • 2015-10-27 22:25:03
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多谢讲解
chenwei615743364
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高级工程师
  • 2015-10-27 21:49:18
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正好来学习,好机会!
danielliew
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本网技师
  • 2016-6-1 15:43:01
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不错,正在学习LLC.
NANA71117
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本网技师
  • 2017-3-15 10:52:45
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你好  我想问一下这个直流增益特性曲线图是用matlab怎么画的?
qhm
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高级工程师
  • 2017-4-9 19:44:19
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死区时间跟什么有关?
那谁谁谁谁谁
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助理工程师
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我知道mathcad就可以画出来。
Derek_Wei
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本网技师
最新回复
  • 2019-9-24 10:14:42
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有帮助,有思考。

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