前言:最近有测试到基于电荷控制的LLC谐振变换器的环路测试,为了对比实际测试和仿真模型的测试差异,先在simplis环境中测试, 后面在实际环境中测试,用于对比分析。更多的原理和实现可见:BBC电流模式LLC仿真
基于电荷控制的LLC谐振变换器能大幅度的提升调节速度和更好的稳定性,逐渐在市场中成为主流。最简单的实现原理是,直接控制从输入流入到谐振腔的电荷量,而通过对谐振电容电压的控制目的就是直接控制流入到谐振腔的电荷量的积分。参考文献1中提供了电荷控制的典型波形:
下面是simlpis的控制模型:
取谐振电容电压与反馈控制量直接比较,电容电压达到设置量后关闭当前周期开关。
运行:
开关周期:
从电容积分控制到输出电压:
在不同的负载情况下(额定50V 2ohm,扫描负载2/3/4/8/12 ohm),可见从控制到输出的传递函数都呈现一阶系统特性,更低的负载情况,在低频的增益要更高一些,在中频和高频的增益曲线差异不大,这也给我们设计闭环 参数带来了好消息。
引入TL431和光耦闭环控制:
额度负载启动:
开关周期:
调节TL431的参数把系统开环穿越频率放在1KHZ,PM89deg。满足大规模量产稳定性需要。
扫描不同负载点(2/3/4/8/12 ohm),与功率级模型分析一致,在达到中频后,几乎与负载影响解耦,达到全负载范围内稳定。
在该闭环控制参数下:动态响应测试:1~20A(5~100%负载切换)10ms:电压跌落140mv(0.14/49.68=0.282%),电压过冲:100mv。调节速度相当快了,快到惊人了。
工频纹波抑制,母线注入±20V 100HZ正弦波,观察输出AC纹波:不到50mV。
考虑不带PFC仅使用整流桥对AC取电的应用,在直流上注入100HZ不对称三角波,注入幅度60V,输出低频纹波不到100mv 。
小结:使用电荷控制LLC谐振变换器后,系统调节速度和闭环稳定性比VM控制得到明显的增强,而且对低频纹波的抑制比明显提升,大大改善了VM控制LLC谐振变换器在低频纹波抑制不足的问题。本人能力有限,如有错误,恳请帮忙指正,感谢支持,感谢观看。
仿真软件版本:simplis 8.4b
参考文献:
1、TEA2017 DS NXP官网下载