關于設計LLC啊,實際這個玩意很復雜,我吶是比較取巧的方法把許多步驟給簡化了,不過實際吶還是可以的,這里寫一點。
就這個500w的llc為例子,我們最低輸入是200v ac,最高是250v ac,對應轉換的直流大約為250v-350V,我們要求輸出是24v 500w。
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我的思路是,在250v 最低輸入電壓的時候,llc工作在諧振點附近,隨著輸入電壓的曾加系統增加頻率即可穩定輸出電壓。
這樣整個系統就是單調的,那么需要確定才參數就比較清晰了,在最低電壓的時候要滿足最大功率輸出,在最高電壓的時候,根據自己的需求比如多少負載進入pwm波的連續模式,從而來確定變壓器和諧振電感的K值。
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在計算最低電壓滿足系統需求的時候,我們考慮到一些實際信息,比如不想讓系統跑到ZCS狀態,那么是需要對諧振電容加箝位二極管的。但是加了箝位二極管以后,諧振電容的最大電壓只有母線,所以我們得滿足最大功率,最低輸入,最大輸出時,諧振電容的最大電壓要比母線低一點。
①:我們可以通過公式P=C*U*U*F,來做初步的確定諧振電容C的值,P代表輸出功率500w,U代表最低母線電壓,F代表運行頻率(也就是接近諧振頻率)
只是吶實際P的功率應該比500w要大一些,因為有效率的損失嘛,我習慣性的就是按0.9的效率計算,同時我們要設定一個自己想要的諧振頻率,而諧振頻率實際是需要考慮變壓器的B值和圈數的,就是頻率多少那個變壓器的圈數剛好是1層或者2層,盡量避免1.5層這個。
500/0.9=C*250*250*80,C=111nf,然后80K的諧振頻率通過LC震蕩公式可以計算出諧振電感約為35uh左右。
②:我們得到了一個初始的諧振參數,但是實際上這個輸出不了500w的功率的,為啥吶,這個0.9的效率完全能量傳遞到次級,但是實際上并不是這樣啊,初級的諧振回路里面還有一個激勵電流的存在,這個激勵電流的大小受到K值的限制,而作為一款沒有PFC的電源,K值一半取的比較小,只有3左右,有PFC的一般可以到6或者10.正是因為這個激勵電流的存在,導致有一部分能量一直在初級里面循環,并沒有傳遞到次級去,所以在剛剛計算的參數里面并沒有包含這部分的能量,那么需要加大諧振電容的容量,減小諧振電感來減低同等功率下諧振電容的最大電壓,但是不是把諧振電容搞的非常大,那些諧振電感會很小,加上K值很小,變壓器的電感量也會非常小,變壓器諧振的氣息會非常的大,結果是變壓器熱的完全沒法接受,我們應該做的是在滿足輸出的前提下,盡量的提高諧振電感量和變壓器的電感,減小氣息。所以加大諧振電容的值相對比較關鍵,那么對于無P的我的經驗值就是在1.5倍,對于有pfc的就是在1.2倍左右,加大的電容就是為了彌補那個激勵電流。那么加大1.5倍以后,諧振電容的容量C=111*1.5=166nf左右了,我們的線路是采用2個電容,那么考慮電容發熱平衡最好就是2個一樣的電容,在考慮電容實際的值,最靠近的容量就是82nf一顆,2顆164nf,這個看起來比較合適,對應的諧振電感,計算出來L=24uh左右。
實際在幾年前叫朋友就寫了個網頁版的小軟件,計算器,可以非常快速的計算,使用方法很簡單請自行摸索,或者看直播的回放這里不再敘述
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③:我們剛計算出來了大致的諧振參數,C=164nf,L=24uh,K=3。主變壓器的電感量就等于72uh。下一步就是變比的計算了,這是半橋LLC,母線最低250V,輸出24V,加上二極管的壓降0.6V,輸出24.6,PWM的驅動里面是有個死區時間就算母線到變壓器有效傳輸能力為0.9,那么250*0.9/2就是變壓器一半的電壓=112.5V,輸出24.6V,那么變比N=112.5/24.6=4.57左右,那么有網友會問,K值不是只取了3,有一定的增益在里面,你為啥不計算進去,因為我們按最低250v的直流計算的,實際吶,你不可能240v直流輸入那個輸出就開始掉電壓,或者說頻率非常接近諧振頻率(最低頻率就是在諧振頻率附近),那么環路在動態的時候一點余量都沒有,所以現在這個參數計算出來,實際滿載工作的時候會比諧振點高一點,就是為了輸入電壓的余量和環路的余量考慮的,那么實際你把變比在加大一點,比如5吧,實際效率影響不是很大,但是犧牲了輸入電壓范圍和動態我感覺劃不來,,,,,
④:得到了理論值以后,就可以通過其他手段,比如我喜歡用的LT仿真軟件,或者那個math的公式計算,看看在仿真條件下和理論計算的參數差別有多大,從而最終確定一個比較合適的值,特么就是個K值啊,他關系到多少負載下,pwm進入連續模式,仿真是個好東西,真香
⑤:關于變壓器的電流計算,簡單是就是比如變壓器原邊,輸出功率500w,輸入最低250v,一半就是125V,500W/125V=4A,實際上還有效率損失啊,激勵電流在里面那就加個2a吧,大于初級電流就是6A。
對于次級電流,我們24v 500w,也就是在輸出21A,那么2個繞組,一個一半就按10.5A,非常快速的計算。這是粗略的,但是我覺得就可以了為什么,第一比如6a的電流用多粗的線,繞多少圈是需要看變壓器,還有繞制的工藝,你是要一層還是2層,這個都會決定你最后用多粗的線,這個過程非常糾結需要中和各種參數來這種選取。第二因為不管你用的線是粗還是細,最后都是體現到發熱上,而變壓器的發熱,線包的發熱和變壓器的氣息有分不開,繞的圈數有影響氣息大小,所以電流本身對造成的發熱影響比例會減低很多!
那么實際上我們最好的就是調整變壓器的磁環線包差不多熱,不要線包比那個磁芯高了幾十度,或者磁芯比線包高了幾十度,這個和整個電源的散熱是有關系的,我們要根據樣機實測,如果是線包比磁芯熱很多,那么可以減低圈數,把變壓器的B值提高一點,同時變壓器的氣息會小一點。如果是磁芯比線包熱很多,就是圈數不夠的代表。我們需要加圈數
對于諧振電感就比較玄學了,那個發熱和磁芯結構,線包繞制方式,材質都有比較大大影響,對于一般10uh以上的我建議諧振電感選用高頻特性好一些,導磁率低一些,AE值大一點的磁芯作為諧振電感的磁芯,比如pq,rm,eq,eqi,和我現在用的那個cq型磁芯,對于什么er,ee,ei那種我不是很建議采用,那個中柱發熱比較厲害。對于只有幾個uh,比如3kw的llc,諧振電感只有4-5uh,那么可能需要考慮采用-2材質的黑白灰作為諧振電感,甚至2個電感串聯等,這個看實際。同時對于像3kw這樣的llc,可以考慮主變壓器外并一個激勵電感,把激勵電流分攤出來,對主變壓器盡量的減熱量的發生,功率大了,變壓器的散熱問題很嚴重,,特么是諧振類拓撲,氣息比較大的時候,那個很難受,有機會自己體驗吧,,,,,,
⑥:以上觀點僅僅是我個人的方法和見解,僅供參考,不接受差評