全桥移相和全桥LLC的区别

1、移相全桥:PWM控制,控制电路简单,主电路参数简单,ZVS,不能实现ZCS

llc和pwm_llc原理讲解llc和pwm_llc原理讲解


llc和pwm_llc原理讲解


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2、有源嵌位:目的是解决整流电路不能ZCS,损耗大,尖峰过高的问题,但是由于逆变和整流都要控制,控制电路相对较复杂

3、LLC:PFM控制,控制电路简单,主电路参数设计较复杂,逆变ZVS,整流ZCS,由于调频范围受限,不能全量程输出

个人认为:

控制电路设计复杂度:有源嵌位>LLC>移相

主电路设计复杂度:LLC>有源嵌位>移相

效率:LLC>有源嵌位>移相

输出范围:有源嵌位=移相>LLC

llc芯片调试过程中,测量芯片为什么高压驱动和低压驱动都没有

脉冲频率调接策略。llc芯片调试过程中,测量芯片高压驱动和低压驱动都没有是因为脉冲频率调接策略,LLC变换主要采用的是PFM脉冲频率调接策略,在闭环反馈调节增益时主要是根据目标值和采样值进行PWM频率的调整。

对称半桥llc好处

好处是输出纹波小、可靠性高、控制方便。

1、输出纹波小:对称半桥LLC谐振拓扑具有输出纹波小、电压稳定性好的特点,可以提供稳定的输出电压和电流,适用于对输出质量要求较高的应用场合。

2、可靠性高:对称半桥LLC谐振拓扑中的开关管工作在零电流开关状态下,从而减少开关管的损耗,延长开关管的使用寿命,提高系统的可靠性。

3、控制方便:对称半桥LLC谐振拓扑中的控制电路简单,容易实现PWM控制,可以实现的输出控制和保护功能。

移相全桥和llc哪个更适合可变电压输出

输出电压可变的话选择移相全桥更合适。

两种拓扑的优劣势很明显:

1)移相:ZVS,PWM控制,占空比0~,效率低于LLC,输出可从0开始全量程工作

2)LLC:ZVS+ZCS,PFM控制,频率范围受限于主电路设计,效率高于移相,输出范围窄,更适合定电压或者电压调整范围不大的场合。

pwm的含义和工作原理

PWM(全称Pulse Width Modulation)是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法。通过高分辨率计数器的使用,方波的占空比被调制用来对一个具体模拟信号的电平进行编码。PWM信号仍然是数字的,因为在给定的任何时刻,满幅值的直流供电要么完全有(ON),要么完全无(OFF)。电压或电流源是以一种通(ON)或断(OFF)的重复脉冲序列被加到模拟负载上去的。通的时候即是直流供电被加到负载上的时候,断的时候即是供电被断开的时候。只要带宽足够,任何模拟值都可以使用PWM进行编码。

基本工作原理:

PWM是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制,控制方式就是对逆变电路开关器件的通断进行控制,使输出端得到一系列幅值相等的脉冲,用这些脉冲来代替正弦波或所需要的波形。也就是在输出波形的半个周期中产生多个脉冲,使各脉冲的等值电压为正弦波形,所获得的输出平滑且低次谐波少。按一定的规则对各脉冲的宽度进行调制,即可改变逆变电路输出电压的大小,也可改变输出频率。

例如,把正弦半波波形分成N等份,就可把正弦半波看成由N个彼此相连的脉冲所组成的波形。这些脉冲宽度相等,都等于 ∏/n ,但幅值不等,且脉冲顶部不是水平直线,而是曲线,各脉冲的幅值按正弦规律变化。如果把上述脉冲序列用同样数量的等幅而不等宽的矩形脉冲序列代替,使矩形脉冲的中点和相应正弦等分的中点重合,且使矩形脉冲和相应正弦部分面积(即冲量)相等,就得到一组脉冲序列,这就是PWM波形。可以看出,各脉冲宽度是按正弦规律变化的。根据冲量相等效果相同的原理,PWM波形和正弦半波是等效的。对于正弦的负半周,也可以用同样的方法得到PWM波形。

在PWM波形中,各脉冲的幅值是相等的,要改变等效输出正弦波的幅值时,只要按同一比例系数改变各脉冲的宽度即可,因此在交-直-交变频器中,PWM逆变电路输出的脉冲电压就是直流侧电压的幅值。

LLC如何实现宽范围恒流输出

首先在工作频率受限的情况下可通过参数或者结构的优化增加变换器输出电压的范围。有学者通过采用较大谐振电感与励磁电感之比的参数设计原则,以得到宽输出电压范围下的谐振腔参数。而有学者通过增加谐振腔元件的方式在谐振腔中组建LC并联谐振网络,以改变特定频率下的谐振腔阻抗,这种结构在特定频率点(并联谐振点)处的电抗值趋于无穷,若变换器工作在此频率点附近可实现极低电压的输出。有学者在谐振腔中加入了冗余结构,增加了一个高频变压器,两个变压器采用一次侧串联二次侧并联的方式,使用开关管控制冗余变压器是否加入谐振腔。有学者提供了两种高频变压器二次侧增加有源器件的宽范围电压输出结构,利用增加的开关管控制整流器结构在全桥和半桥两者间切换,增加了变换器同样工作频率范围下的输出电压范围。这种全桥与半桥工作切换的方式同样有学者用于二次侧。上述方法能够有效拓宽LLC变换器输出电压范围,但由于电路结构的改变,会额外增加系统体积,同时降低效率。优化驱动信号调制方式同样可以增加输出电压范围。一般在PFM控制的基础上,可加入脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation, PWM)、移相控制(Phase Shift Modulation, PSM)和突发控制(Burst- mode control)。这几种控制方法已经在其他一些类型的变换器中广泛应用,但在LLC变换器中使用时会存在一些新的问题。有学者使用了PWM控制方式与PFM控制结合。PWM控制会使得开关管和输出二极管可能处于发热不均衡状态,同时开关管的软开关特性同样受到影响。PSM控制已有很多在LLC变换器中的应用,但滞后桥臂在移相角较大的情况下,其软开关会受到影响,尤其当电路工作在轻载状态时,这种现象会影响变换器工作的可靠性。

llc电路工作原理

与传统PWM(脉宽调节)变换器不同,LLC是一种通过控制开关频率(频率调节)来实现输出电压恒定的谐振电路。它的优点是:实现原边两个主MOS开关的零电压开通(ZVS)和副边整流二极管的零电流关断(ZCS),通过软开关技术,可以降低电源的开关损耗,提高功率变换器的效率和功率密度。

学习并理解LLC,我们必须首先弄清楚以下两个基本问题: 1.什么是软开关;2.LLC电路是如何实现软开关的。

由于普通的拓扑电路的开关管是硬开关的,在导通和关断时MOS管的Vds电压和电流会产生交叠,电压与电流交叠的区域即MOS管的导通损耗和关断损耗。

为了降低开关管的开关损耗,提高电源的效率,有零电压开关(ZVS) 和零电流开关(ZCS)两种软开关办法。

1.零电压开关 (ZVS):开关管的电压在导通前降到零,在关断时保持为零。

2.零电流开关(ZCS):使开关管的电流在导通时保持在零,在关断前使电流降到零。

由于开关损耗与流过开关管的电流和开关管上的电压的成绩(VI)有关,当采用零电压ZVS导通时,开关管上的电压几乎为零,所以导通损耗非常低。

● Vin为直流母线电压,S1,S2为主开关MOS管(其中Sc1和Sc2分别为MOS管S1和S2的结电容,并联在Vds上的二极管分别为MOS管S1和S2的体二极管),一起受控产生方波电压;

● 谐振电容Cr 、谐振电杆Lr 、 励磁电杆Lm一起构成谐振网络;

● np,ns为理想变压器原副边线圈;

● 二极管D1, 二极管D2,输出电容Co一起构成输出整流滤波网络。

那么LLC电路是怎么实现软开关的呢?

要实现零电压开关,开关管的电流必须滞后于电压,使谐振槽路工作在感性状态。

LLC 开关管在导通前,电流先从开关MOS管的体二极管(S到D)内流过,开关MOS管D-S之间电压被箝位在接近0V(二极管压降),此时让开关MOS管导通,可以实现零电压导通;在关断前,由于D-S 间的电容电压为0V而且不能突变,因此也近似于零电压关断(实际也为硬关断)。

那什么是谐振呢?我们不妨先看看电感和电容的基本特性:

与电阻不同,电感和电容都不是纯阻性线性器件,电感的感抗XL和电容的容抗Xc都与频率有关,当加在电感和电容上的频率发生变化时,它们的感抗XL和容抗Xc会发生变化。

1、当输入源Vin的频率增加时,电感的感抗增大,输出电压减小,增益Gain=Vo/Vin随频率增加而减小。

2、相反,当输入源Vin的频率增加时,电容的容抗减小,输出电压增大,增益Gain=Vo/Vin随频率增加而增加。

下面我们分析一下LC谐振电路的特性:

当我们将L和C都引入电路中发现,当输入电压源的频率从0开始向某一频率增加时,LC电路呈容性(容抗>感抗),增益Gain=Vo/Vin随频率增加而增加,当从这一频率再向右边增加时,LC电路呈感性(感抗>容抗),增益Gain=Vo/Vin随频率增加而降低。这一频率即为谐振频率(此时感抗=容抗,XL=Xc=ωL=1/ωC),谐振时电路呈纯电阻性,增益。

谐振条件:感抗=容抗,XL=Xc=ωL=1/ωC

谐振频率:fo

那么谐振有什么作用呢?

控制让谐振电路发生谐振,有三个参数可以调节。由于L和C的大小不方便调节,通过调节输入电压源的频率,可以使L、C的相位相同,整个电路呈现为纯电阻性,谐振时,电路的总阻抗达到或近似达到极值。利用谐振的特征控制电路工作在合适的工作点上,同时又要避免工作在不合适的点上而产生危害。

LLC稳定输出电压原理:

将LLC电路等效分析,得到i如下简化电路。当交流等效负载Rac变化时,系统通过调整工作频率,改变Zr 和Zo的分压比,使得输出电压稳定,LLC就是这样稳定输出电压的。

对LLC来说,有两个谐振频率,一个谐振频率fo是利用谐振电感Lr谐振电容Cr组成;

再来看一份更为详细的LLC工作模态分析:

开关网络:S1、S2及其内部寄生二极管Ds1Ds2、寄生电容Cds1Cds2;

谐振网络:谐振电容Cr 、串联谐振电感Lr 、并联谐振电感 Lm;

中心变压器(匝比为n:1:1),副边整流二极管 D1、D2;

输出滤波电容Co (忽略电容的ESR),负载 Ro。

总结:开关频率fr2

开关频率f=fr1时, LLC谐振变换器工作在完全谐振状态,原边开关管可以实现ZVS,整流二极管工作在临界电流模式,此时可以实现整流二极管的ZCS,消除了因二极管反向恢复所产生的损耗;

开关频率f>fr1时, LLC谐振变换器原边开关管在任何负载下都可以实现ZVS,但是变压器励磁电感由于始终被输出电压所钳位,因此,只有 Lr、Cr 发生串联谐振,而 Lm在整个开关过程中都不参与串联谐振,且此时输出整流二极管工作在电流连续模式,整流二极管不能实现ZCS,会产生反向恢复损耗。

看完了LLC的原理分析,我们再来简单回顾一下开关电源的发展历程!

20世纪60年代末,巨型晶体管(GTR)的出现,使得采用高工作频率的开关电源得以问世,那时确定的开关电源的基本结构一直沿用至今。

后来随着电力 MOSFET 的应用,开关电源的频率进一步提高,使得电源体积更小,重量更轻,功率密度进一步提高。

20世纪80年代,IGBT的出现让仅适用于小功率场合的开关电源在中大功率直流电源也得以发挥。很快,为了解决因开关频率提高而引发的电磁干扰问题,出现了软开关技术开关电路。

到了20世纪90年代,为了提高开关电源的功率因数,出现了功率因数校正技术(PFC)。

目前除了对直流输出电压的纹波要求极高的场合外,开关电源已经全面取代了线性稳压电源,主要用于小功率场合。例如:计算机、电视机、各种电子仪器的电源。在许多中等容量范围内,开关电源逐步取代了相控电源,例如:通信电源领域、电焊机、电镀装置等的电源。

开关电源作为一切电子电器设备的心,尤其在硬件行业中有着非常重要的地位。在研制高效开关电源,小功率一般用准谐振,中功率用半桥LLC,大功率用全桥LLC或移相全桥。