前言：本文仿真模型基于SIMPLIS 8.0仿真環(huán)境。
之前推送的文章已經(jīng)講完了NCP1399，F(xiàn)AN7688，L6599這些電流和電壓模式LLC控制的仿真模型建立過程。
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下文將講述Ti推出的電流模式LLC控制器UCC25640x系列，這種原理Ti稱為Hybrid Hysteretic Control (混合滯回控制），是直接控制每個周期流入諧振電容的功率，進而等同于直接控制輸出功率?？刂破鬏敵鯲TH和VTL兩個信號與諧振電容的取樣電壓進行比較，諧振電容兩端的電壓表示了輸出功率和母線電壓的情況，所以可以被當作是輸入電流控制。開關(guān)管驅(qū)動在VTL~ VTH之間輸出高或低，進而通過調(diào)整VTH和VTL之間的差值，可以控制驅(qū)動導通時間長度，實現(xiàn)頻率調(diào)整的目的，可見下圖所示：
Hybrid Hysteretic Control 原理說明：
UCC25640X使用了一種新穎的控制原理，即混合滯回控制（HHC），實現(xiàn)了同類中最好的負載和母線電壓瞬態(tài)性能。這種控制方法使得補償器更容易設(shè)計，也讓輕負載管理更容易和高效率。由于在LLC的控制原理上改善了負載和母線電壓瞬態(tài)性能，可以讓用戶減少輸母線和輸出電容，進而降低成本和體積。
HHC控制是把傳統(tǒng)頻率控制和電荷控制（NCP1399）結(jié)合起來的方法。它是在電荷控制基礎(chǔ)上增加了頻率斜坡補償，比較傳統(tǒng)頻率控制方法。它把功率級傳遞函數(shù)由2階系統(tǒng)變?yōu)?階，所以它的補償器尤其容易設(shè)計。它的控制量直接與輸入電流相關(guān)，所以在同類中負載和輸入母線瞬態(tài)最優(yōu)。比較電荷控制方法，混合遲滯控制通過增加頻率斜率補償來避免不穩(wěn)定。頻率斜率補償有助于系統(tǒng)穩(wěn)定，也使得系統(tǒng)輸出阻抗更低。低輸出阻抗使得瞬態(tài)響應性能優(yōu)于電荷控制。頻率補償還使得burst mode的soft-on and soft-off更容易實現(xiàn)，因為改變控制變量能直接影響開關(guān)頻率?？傊瓾HC控制方法解決了如下幾個問題：
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幫助LLC變換器實現(xiàn)同類最好的負載和母線電壓瞬態(tài)性能。
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將小信號傳遞函數(shù)改變?yōu)?階系統(tǒng)，容易設(shè)計補償器，也容易實現(xiàn)高帶寬。
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頻率補償有助于提升穩(wěn)定性。
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Burst更容易控制，可以優(yōu)化輕負載效率。
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Burst的soft-on and soft-off更容易實現(xiàn)，降低了可聞噪音。
下圖展示了HHC在UCC25640X的具體實現(xiàn)：需要一個電容分壓器和控制器內(nèi)部的兩個受控電流源。諧振電容的電壓被電容分壓后衰減，驅(qū)動信號控制兩個受控電流源。當高端驅(qū)動為H時，高端電流源會注入恒定電流到分入分壓電容器。當?shù)投蓑?qū)動為H時，低端電流源會從電容分壓器中拉出同樣大小的恒定電流。這兩個電流源對電容分壓器的電壓VCR上疊加了一個等腰三角斜坡。
在控制器內(nèi)部這兩個電流源都是由基準電源AVDD提供，因此AVDD要大于或等于共模電壓VCM的兩倍。因為在VCR上疊加了三角斜坡電流，所以VCR的節(jié)點電壓是被兩個控制量的共同影響。如果頻率補償斜坡在VCR中占主要比例，則VCR的節(jié)點電壓看起來像三角波，此時等同于頻率控制（這里和FAN7688很像，在輕負載時諧振電流較低時讓系統(tǒng)工作在電壓控制模式）。
如果諧振電容的電壓占主要比例，VCR的節(jié)點電壓看起來更像是實際的諧振電容電壓，此時控制上接近電荷控制。綜合上文，這就是為什么把控制方法稱之為“混合”和斜坡補償稱之為頻率補償?shù)脑颉?/p>
此種電路設(shè)置具有內(nèi)在的負反饋，可保持高低端的ON-TIME平衡，也保持了VCR的節(jié)點的共模電壓在VCM。這種新控制方法需要兩個信號輸入，分別是VCR和VCOMP。VCR是諧振電容的的電壓采樣和頻率補償?shù)寞B加，VCOMP是電壓環(huán)的補償器的輸出。下圖展示了高低端開關(guān)驅(qū)動信號是如何受到VCR和VCOMP控制的?；赩COMP和VCM(3V)，存在兩個閾值電壓VTH和VTL。
VCR的電壓與兩個閾值電壓比較，當VCR > VTH，關(guān)斷高端驅(qū)動；當VCR < VTL，關(guān)閉低端開關(guān)，自適應死區(qū)時間電路能控制HO和LO的開啟邊沿的延遲。到此，已經(jīng)把HHC的控制原理講清楚，下面開始搭建仿真模型。
諧振電容電壓采樣
同樣要對諧振電容采樣電路進行一定的修改才能適用于全橋LLC變換器，這里我使用了壓控電壓源E1為諧振電容電壓采樣并做200倍衰減。由于全橋LLC諧振電容是以0V為中心點，所以就無需在半橋LLC上使用兩個電容分壓得到正負對稱的波形，在這里使用壓控電壓源直接搞定諧振電容電壓采樣，可見下圖所示。
頻率斜坡補償
按照文檔的要求，內(nèi)部電流源對外部的電容隨著驅(qū)動波形進行恒定的電流充電和放電，示意圖可見下圖：
我本來是準備用門，比較器，開關(guān)來搭這個模型，但是仔細一想這個功能不和L6599的VCO一個道理嗎，只是換了一種說法。L6599在驅(qū)動開通時給外部電容充電，在驅(qū)動關(guān)閉時給外部電容放電，簡直和這里的應用是一模一樣。只是在UCC25640X中，這個電流是固定的，是用來在輕負載工作的，所以設(shè)置VCO的三角波頻率要比正常工作頻率高一倍即可。這里直接把R11減少一倍，設(shè)置VCO頻率為170KHz。模型可見：
VCOMP和VHT和VLT兩個對稱的閾值電壓產(chǎn)生
在IC內(nèi)部是使用差分放大器來實現(xiàn)對VCOMP進行正負操作，但是在仿真環(huán)境就無需這么麻煩，直接使用壓控電壓源E2，E3得到兩個正負對稱的閾值電壓：
PWM產(chǎn)生：
得到VHT和VLT，也得到了VCR后，進行HHC控制所需的兩個信號已經(jīng)準備就緒，下面就是把VCR和兩個閾值電壓進行比較得到PWM信號即可。在UCC25640X中這里使用了兩個RS觸發(fā)器，因為它要調(diào)整死區(qū)時間，而我只需一個就可以實現(xiàn)PWM輸出功能。
當VCR電壓低于VTL發(fā)出高電平到RS的置位，Q輸出高，用于開啟高端開關(guān)，此時QN為低。當高端開關(guān)導通，諧振電流流入使得諧振電容的電壓由負變?yōu)檎?strong>而且當VCR高于VTH時，比較器發(fā)出高到RS的復位，用于關(guān)閉高端開關(guān)，此時QN變高，開始負向周期。另外半個周期，RS觸發(fā)器和比較器的工作道理一致，不再累述。到此就搭建好了HHC的仿真模型，可見：
運行結(jié)果：
控制電路：中間波形就是VTL，VCR，VTH，可以很明顯的看到兩個切割點和PWM開關(guān)邏輯。
功率運行: 420V，6600W。
頻率控制到輸出的傳遞函數(shù)呈現(xiàn)一階特性，確實很容易控制。
小結(jié)：本文展示了HHC的仿真模型建模過程，經(jīng)測試能正常運行。后面將分析四種控制器在頻域上性能對比，敬請期待，感謝。
參考文檔: UCC25640X 數(shù)據(jù)手冊，TI官網(wǎng)。
因為個人能力有限，如果上文中有錯誤懇請在公眾號對話框留言幫忙指正，萬分感謝。
小彩蛋：
end~~