LLC波形计算:极轻载、轻载、重载

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描述

LLC典型波形为正常负载工作时区域1(fsw > fr)和正常负载工作时区域2(fsw < fr)的波形,分别如下:

区域1:

开关管

开关管

区域2:

开关管

开关管

还有一种恰好工作在谐振点,则谐振电流为标准正弦波。

实际上,LLC工作波形还包含轻载、过载条件下的其他波形。从本篇文章开始,通过计算和仿真对比的方式,我们来探讨一下其他条件下LLC的波形情况。

波形一,区域1(fsw > fr),轻载:

谐振电流、励磁电流:

开关管

谐振电容电压:

开关管

变压器原边电流:

开关管

副边开关管电流:

开关管

原边开关管电流:

开关管

变压器原边电压:

开关管

输出电压:

开关管

变压器和谐振电感磁通波形:

开关管

上述对波形比可见,计算结果与仿真结果完全一致!

将谐振元件波形按照工作模式分开成6段区域,标以不同颜色,如下图,在t2t3(t5t6)段,谐振电流等于励磁电流,这与区域2(fsw < fr)中典型波形,在开关关断前不向负载传递能量的区域是一致的。

在t2(t5)时刻,当谐振电容电压增大到足以导通副边开关管时,能量再次向副边传递。其他时间段工作模式与区域1(fsw > fr)典型波形是一样的。也即,此负载下,工作波形相当于区域1(fsw > fr)典型波形中插入一段区域2(fsw < fr)中典型波形段。

开关管

开关管

状态轨迹如下,共6段,4段圆弧,2段椭圆弧

开关管

开关管

波形二,区域1(fsw > fr),更轻载:

谐振电流、励磁电流:

开关管

谐振电容电压:

开关管

变压器原边电流:

开关管

副边开关管电流:

开关管

原边开关管电流:

开关管

变压器原边电压:

开关管

输出电压:

开关管

变压器和谐振电感磁通波形:

开关管

上述对波形比可见,计算结果与仿真结果完全一致!

将谐振元件波形按照工作模式分开成6段区域,标以不同颜色,如下图,在t1t2(t4t5)、t3t4(t6t1)段,谐振电流等于励磁电流,这与区域2(fsw < fr)中典型波形,在开关关断前不向负载传递能量的区域是一致的。

在t2(t5)时刻,当谐振电容电压增大到足以导通副边开关管时,能量再次向副边传递。可以看出虽然这是区域1的波形,但与区域2已经很相似了。实际上,该波形与区域2轻载波形是完全一样的。

开关管

开关管

状态轨迹如下,共6段,2段圆弧,4段椭圆弧

开关管

开关管

区域1各工作波形在增益曲线上的位置如下,需要注意的是图中红色虚线为FHA计算结果,黑色线是仿真结果,其余为计算结果。

开关管

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