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LLC諧振模式下的輕載DCM波形分析 次諧振下的重載DCM波形分析

拓撲:半橋 + 不控整流

對于BUCK來說,輕載指的是輸出電流減小,Udc升高,通過反饋減小占空比使整流側處于DCM模式,即靠PWM的占空比調整實現的,可用二階充放電回路原理分析具體的電流形式。

對于LLC來說,占空比恒定,屬于變頻調制,諧振下的輕載  、  次諧振下的重載 都會出現DCM模式,但這兩種DCM模式有著本質的不同

前提:基波分析法

  % 基波分析法指的是電流的基波,沒有基波電流,則不存在基波分析法,基波的周期決定于具體的L-C值。

  % 對于單獨的L-L-C串聯諧振電路來說,器件上的電流、電壓都是基波形式。但是,對于LLC變換器來說。即使在諧振下,也并非每個器件上都有基波形式的電壓,如,Lm被鉗位時,并聯形式的Lm和勵磁線圈,對外表現為”基波電流、恒定電壓“?;娏髦苯記Q定于輸入阻抗的頻率特性,這就是LLC基波分析法的要點。

   

眾多資料(如TI的LLC  converter small signal modeling)的波形分析中可得兩點:

1---任何開關周期下,諧振的充要條件<===>Lm被鉗位,Lr  Cr參與諧振,諧振的基波電流與參與諧振的Lr Cr大小有關,基波分析法成立

2---Lm不被鉗位,即參與諧振,重點在這里,此時,并不是眾多資料上說的那樣,Lm 參與諧振與  Lr的電流相等,如果真是這的的話,那下面彩色圖中”3“階段的電流應該是正弦的。。。而是C -Lr-Lm-Cr(上開下關)構成的充放電回路。只是這個過程比較短暫,可進行線性化,C指Q1的結電容

----補充一下:忽略等效R時,對于L-C形式的充放電回路,只能用基波分析法,基波周期決定于L-C元件 ,如是考慮電路中的R,則表現為二階電路。

因此,Lm不被鉗位時,例如下圖階段3中,可知,L-L-C的總體電壓在上升,而MOFET的結電容C的電壓卻在減小,即,所謂的L-L-C均諧振,實際指的是Q1的結電容給C---Lr----Lm---Cr--構成充放電回路 。如果要分析此時段的諧波電流,可忽略Q1的結電容,分析Vin--Lr---Lm---Cr回路即可?;l率決定于Lr---Lm---Cr的值。應該有文獻分析過,圖中并沒說明。

總結:

LLC只有一種工作模式,即充放電模式,充放電的諧振頻率,即基波電流的頻率決定于參與充放電的L-C的大小,

只不過開關周期T、充放電的電流基波周期t,死區(qū)時間,使得模式變得復雜?;蛘哒f,

通過控制開關周期、死區(qū)時間 (即控制在一個開關周期T內,二次側充放電的基波電流能否完成一個周期的換流)把Lm切入L-C充放電回路的本質是當電流進入換流模式時,電壓方程是不同時滿足。

通過輕載把Lm切入L-C充放電回路的本質是,可強迫原充放電回路中的基波電流發(fā)生阻斷,

以上兩種控制形式就像開關一樣,可切換Lm是否參與L-C的充放電回路。

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基于以上兩點可得

1)

fs

注:t3時段 Lm上的電壓其實比前面時間要小,因為Q1的C- Lr  Lm Cr 的充放電回路中,基波周期比Lr  Cr大,電流上升速度必定減緩

這一點并非是大多數資料中,DCM時,Lm上的電流仍按原速率線性上升,顯然DCM時,充放電回路也可用基波分析法,只是時間太小了近似于線性充放電。否則電路分析太雜。而是一般的KVL KCL

總結:

 a:   fs原邊不再被Udc鉗位------------變壓器回路斷開---------整流管電流消失------進入DCM模式,此時輸出電流受限、輸出電壓基本恒定,

結論:這種DCM模式是由原邊引起的,稱主動DCM模式

(圖片:TI LLC  converter small signal modeling)

1111117

2)

fs=fr時的DCM:

fs=fr時,也會出現DCM模式,如下圖b(華科論文)

QQ截圖20171023100351

應該怎么分析這種輕載模式?

直觀上,可從基波電流角度分析,輸出端的基波電流減小,以至于基波勵磁電流減小或消失,此時進行DCM模式

,

總結:輕載-----整流側基波電流回路被切斷-----強迫阻斷原邊基波電流,使LM加入原諧振回路,構成新的充放電模式------------新的基波周期=f(fr fm cr)

結論:

t3-t4:是由負載引起的DCM模式,稱為被動式DCM模式

t4-t5:是由原邊開關模式切換成了充放電模式,其DCM原理與fs

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要說明的是,對于LLC變換器的DCM模式 CCM模式,主要指基波電流的連續(xù)和斷續(xù),Lm被鉗位是,基波=f(LR CR),Lm不被鉗位時,基波=f(Lr  Cr Lm) 是不是兩種基波電流情況下 Lm都能被鉗位?如果只考慮二次 側的整流電路,當然可以對任何正弦電流進行全波整流,但對于LLC,當然不是這樣,因為Lm參與L-C充放電回路后,Cr電壓變大,導致二次側VD反偏,最終原邊電壓<原來的n*Udc,可勇者TI的LLC小信號建模

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gxg1122
LV.10
2
2017-10-23 17:24
學習了 。
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2017-10-23 19:10
@gxg1122
學習了。
學習
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2017-10-24 16:42

學習下,謝謝分享

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