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LLC諧振變換過程求釋疑

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powercontrol
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高級工程師
  • 2019-9-16 14:50:07
10問答幣
將前幾天發的帖子重新梳理了一下,以免混淆:
一個如圖所示的非對稱半橋LLC,輸入390V,輸出48V20A,用了個鉗位二極管D1和D2,兩個鉗位管連接點為A,諧振電容Cr。抓了諧振電流和諧振電容電壓波形,如圖1和圖2(兩個圖主要區別在于諧振電容電壓波形一個為示波器直流檔,一個為示波器交流檔)。在圖1和圖2中,對一個諧振周期按照正負半周進行了分割4個1/4。

一、以圖1正半周期波形為例,我個人是這樣理解:正半周第一個1/4周期,諧振電感儲能,電流上升,諧振電容放能,電壓下降,負載由電源以及諧振電容提供能量;正半周第二個1/4周期,諧振電感放能,電流下降,諧振電容儲能,電壓上升直到峰值,負載由電感提供能量。負半周同理如此,不再重復。

二、以圖2正半周波形為例,我個人卻是理解不了:在正半周第一個1/4周期和第二個1/4周期,諧振電感分別經歷了儲能和放能,而諧振電容電壓一直在上升,感覺到正半周一直在儲能。而在負半周的兩個1/4周期里面,諧振電感也同樣分別經歷了儲能和放能,但是諧振電容一直下降,感覺到負半周一直在放能。但是,按照諧振的定義,這不是矛盾了嗎?請各位指教






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greendot
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總工程師
  • 2019-9-16 18:24:17
 
覺得這個問題可以這樣考慮:
1. 當作輸入是一個正負Vin/2的方波,驅動一個諧振槽,得到的波形如上面第一個波形圖,LZ關心的能量轉移,應該不成疑問。
2. 考慮實際的輸入是一個Vin/2 直流, 加一個正負Vin/2的方波,由于電容隔直,電容電壓會有一個恒定Vin/2 的DC疊加,電容的能量吞吐,跟第1點實無分別。

powercontrol
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高級工程師
  • 2019-9-18 11:52:41
 
因為如果按照圖1和圖2測試的諧振電流以及諧振電容電壓波形對比,從兩個圖正半周的兩個1/4周期里面,從表象就很容易看出圖1的諧振電感和諧振電容分別都有這個諧振能量變換過程,而圖2的正半周諧振電容電壓一直上升儲能趨勢,則看不出。請綠點大師釋疑!
greendot
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總工程師
  • 2019-9-19 16:52:25
 
說能量轉移,不如說電荷轉移比較好。
圖2,正半周電感的電荷ΔQ1全注入電容,電容電壓由第低升到高,增加電壓ΔV1=ΔQ1/C , 同理,下半周 -ΔV1=-ΔQ1/C,跟圖1一樣數值的ΔQ1和ΔV1,同樣的機理。
powercontrol
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高級工程師
  • 2019-9-19 20:09:21
 
以圖2為例,正半周兩個1/4周期里面諧振電感電流分別經歷了上升以及下降,對應的應該是諧振電感儲能以及放能這兩個過程,放能過程電荷ΔQ注入電容容易理解,但是儲能過程怎么還能將電荷ΔQ注入電容呢?
還有一個就是“跟圖1一樣數值的ΔQ1和ΔV1,同樣的機理”。這句話也了解不了。

greendot
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總工程師
  • 2019-9-20 12:09:21
 
Q=CV,0.5*C*V2 = 0.5*Q2/C ,Q,V 一體兩面。
兩圖的諧振電感一樣,電容的峰峰值也是一樣。當然相同的ΔQ,不一定等于相同的ΔE。
powercontrol
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高級工程師
  • 2019-9-20 17:48:44
  • 倒數10
 
綠點大師,麻煩你再指導一下,我對圖2波形這樣理解是否可行:

正半周第一個1/4周期:電感儲能,電容儲能,負載能量由電源提供;

正半周第二個1/4周期:電感放能,電容繼續儲能,負載能量由電源和電感提供;

負半周第一個1/4周期:電感儲能,電容放能,負載能量由電源和電容提供;

負半周第二個1/4周期:電感放能,電容放能,負載能量由電源、電感、電容提供;

greendot
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總工程師
  • 2019-9-23 11:57:27
  • 倒數9
 
(忽略勵磁電流,大致是:)


正半周第一個1/4周期:電感儲能,電容儲能,負載能量由電源提供;

正半周第二個1/4周期:電感放能,電容繼續儲能,負載能量由電源 (delete "和電感")提供;

負半周第一個1/4周期:電感儲能,電容放能,負載能量(delete"電源和")電容提供;

負半周第二個1/4周期:電感放能,電容放能,負載能量由(delete "電源、") 電感、電容提供; (此句已更正)
powercontrol
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高級工程師
  • 2019-9-23 13:52:46
  • 倒數8
 
綠點大師,對于“負半周第二個1/4周期:電感放能,電容放能,負載能量由(delete "電源、電感、")電容提供”。那這個階段的電感放能能量流到哪里了?

greendot
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總工程師
  • 2019-9-23 14:48:47
  • 倒數7
 
正半周時,負載能量Eo由電源提供,正半周剛過后,電感能量恢復到0,電容能量增加量ΔEc等于Eo(ΔEc 亦由電源提供),
負半周時,諧振腔輸入電壓是零,電源沒提供能量,負載能量Eo由電容提供,電感能量只是過渡一下,負半周剛過后,電容能量減小ΔEc,。。如此循環。
powercontrol
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高級工程師
  • 2019-9-23 16:22:34
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“電感能量只是過渡一下”,這個指的是?畢竟在負半周這個電感放能也占了1/4周期。
greendot
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總工程師
  • 2019-9-23 17:46:53
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負半周這個電感能量是來自電容的,電容的能量,轉換為電感電流,流出給負載。
powercontrol
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高級工程師
  • 2019-9-23 19:41:56
  • 倒數4
 
在負半周第一個1/4周期:電容放能,電感儲能,電容的放能轉換為電感的儲能,并且負載能量僅由電容提供,這個可以了解了。

在負半周第二個1/4周期:電容放能,電感放能,此時負載能量是否可以認為是電容和電感一起提供而非單單由電容提供?

greendot
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總工程師
  • 2019-9-24 15:12:10
  • 倒數3
 
在負半周第二個1/4周期:電容放能,電感放能,此時負載能量是否可以認為是電容和電感一起提供而非單單由電容提供?  您是對的。

powercontrol
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高級工程師
  • 2019-9-25 10:46:45
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感謝綠點大師的指點
greendot
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總工程師
最新回復
  • 2019-9-25 16:03:57
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13樓更正了一下。
bake_ql
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副總工程師
  • 2019-9-16 21:19:15
 
你的拓撲有點與眾不同,通常這種二極管鉗位LLC,CR分成兩部分,和Diode并聯使用;僅僅鉗位一端,也就是電容連接點的那一端,另外的一端,是地或是輸出正已經固定;

wangdongchun
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總工程師
  • 2019-9-16 22:11:40
 
非常同意你 的觀點 樓主的結構形式有些與眾不同呀
powercontrol
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高級工程師
  • 2019-9-17 10:03:20
 
是的,我就是在傳統的非對稱LLC里面,加入這兩個鉗位二極管,主要是防止在惡劣工況下(過載或者短路),鉗位管工作,保護MOSFET。說實在我也不知道這種二極管接法是否正確?
primary
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高級工程師
  • 2019-9-18 15:39:07
 
如果把原來Cr的容值減小到1/2 Cr,再在D2上并一個1/2 Cr, 是不是看起來就不奇怪了。 你這種用法我認為完全沒問題。
powercontrol
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高級工程師
  • 2019-9-18 16:54:20
 
變成了對稱半橋LLC
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