1. LLC動(dòng)態(tài)指標(biāo)

這里的LLC動(dòng)態(tài)是指LLC電路在突加負(fù)載時(shí)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。一般用輸出電壓的下跌和過(guò)沖評(píng)判LLC動(dòng)態(tài)性能。

2. LLC動(dòng)態(tài)過(guò)程

當(dāng)負(fù)載空載運(yùn)行時(shí)，突加負(fù)載，此時(shí)輸出電壓下跌，之后在控制調(diào)節(jié)的用作下恢復(fù)。以下分階段描述。

1、第一個(gè)階段

在加載時(shí)，當(dāng)負(fù)載為恒定電阻載時(shí)，在加載時(shí)負(fù)載模型如圖所示：

因此，在加載時(shí)，因?yàn)镋SR的原因，輸出電壓會(huì)有下跌，下跌電壓UcRESR/ (R+RESR)

其中，ESR(EquivalentSeriesResistance)為輸出電壓的等效串聯(lián)電阻，一般很小，常常該指標(biāo)作為評(píng)判電容好快的重要指標(biāo)之一。然后在很多電容的數(shù)據(jù)手冊(cè)中，并沒(méi)有明確標(biāo)出該指標(biāo)。

當(dāng)ESR遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于R時(shí)，完全可以忽略。而不滿(mǎn)足遠(yuǎn)小于的條件時(shí)不能忽略。

電容的ESR和溫度有關(guān)，尤其是對(duì)于鋁電解電容，在低溫下，ESR會(huì)變得比常溫下大。

在加載時(shí)，負(fù)載為恒電流載時(shí)，

因此，在加載時(shí)，因?yàn)镋SR的原因，輸出電壓也會(huì)有下跌，下跌電壓I0RESR。ESR越小，下跌越小。

2、第二個(gè)階段

輸出電壓持續(xù)下降階段，該階段持續(xù)到LLC響應(yīng)時(shí)刻。此時(shí)的等效模型為：

上式可得，當(dāng)輸出電容越大，負(fù)載電流越小，U0下降的越慢。

由于控制的存在，當(dāng)系統(tǒng)開(kāi)始響應(yīng)時(shí)，該階段結(jié)束。

第一個(gè)階段加上第二個(gè)階段的時(shí)間就是動(dòng)態(tài)的響應(yīng)時(shí)間。一般需要響應(yīng)時(shí)間越快要好，越快響應(yīng)，下跌越小。

3、第三階段

第三階段為恢復(fù)階段。對(duì)于調(diào)頻控制來(lái)說(shuō)，開(kāi)關(guān)頻率從空載頻率開(kāi)始變換。從恢復(fù)階段開(kāi)始，輸出電壓下降的速率越來(lái)越小，一直到下降到下降速率為0，然后輸出電壓開(kāi)始恢復(fù)上升。

4、第四階段

在該階段，輸出輸出電壓恢復(fù)上升，但由于**的原因，輸出電壓會(huì)保持在較低于空載輸出電壓的電壓。

5、第五階段

當(dāng)負(fù)載電流忽然變小時(shí)，或者忽然卸載時(shí)，輸出電壓會(huì)上沖。由于采樣的延遲，調(diào)節(jié)需要時(shí)間，當(dāng)控制開(kāi)始響應(yīng)時(shí)，輸出上升的斜率變小，一直變小到0，然后開(kāi)始恢復(fù)，但會(huì)恢復(fù)到略高于空載電壓的電壓。

3. LLC動(dòng)態(tài)性能分析

從控制的角度分析，動(dòng)態(tài)過(guò)程分為響應(yīng)過(guò)程和調(diào)節(jié)過(guò)程。想要有好的動(dòng)態(tài)性能，響應(yīng)時(shí)間和調(diào)節(jié)時(shí)間均要短。

其中，響應(yīng)時(shí)間、調(diào)節(jié)時(shí)間和輸入輸出條件、LLC參數(shù)、信號(hào)采樣及控制參數(shù)有關(guān)。

3.1 信號(hào)采樣

采樣延遲

在實(shí)際布板中，考慮到諸多因素，采樣信號(hào)的位置也不相同，同一信號(hào)的不同采樣位置也可能導(dǎo)致信號(hào)的延遲和延遲程序的不同。

為了進(jìn)行采樣信號(hào)的匹配，一般會(huì)有運(yùn)放電路，運(yùn)放電路也有延遲，影響運(yùn)放電路的有電容和運(yùn)放的壓擺率。

由于在實(shí)際中，干擾是必不可免的，因此需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波，而濾波會(huì)帶來(lái)信號(hào)的延遲，濾波分為硬件濾波和軟件濾波。

采樣延遲分析

延遲不可避免，當(dāng)延遲大時(shí)，響應(yīng)時(shí)間變長(zhǎng)。

而調(diào)節(jié)時(shí)間變換規(guī)律不明確，因?yàn)楫?dāng)響應(yīng)時(shí)間變長(zhǎng)，則在響應(yīng)時(shí)，輸出電壓下跌更多，這時(shí)，進(jìn)行調(diào)節(jié)，輸出電壓誤差變大，能更快調(diào)節(jié)到需要調(diào)節(jié)的量，調(diào)節(jié)時(shí)間變短；調(diào)節(jié)時(shí)間變大，另一方面，輸出電壓下跌更多。

3.2 輸入條件

這里的輸入條件有母線電壓。

母線電壓

當(dāng)母線電壓不同時(shí)，滿(mǎn)載運(yùn)行時(shí)開(kāi)關(guān)頻率不同。在突加載時(shí)，當(dāng)開(kāi)關(guān)頻率同從200kHz變到滿(mǎn)載運(yùn)行頻率，所需的時(shí)間也不同，輸出電壓下跌的程度也不同。

如上圖所示，當(dāng)輸入電壓較高時(shí)，Vin2 > Vin1，對(duì)應(yīng)的滿(mǎn)載頻率f2 > f1，Δf2< Δ?f1，則母線電壓高時(shí)，輸出電壓下跌小。

3.3 本身參數(shù)

這里的參數(shù)包括，LLC參數(shù)、變壓器參數(shù)和輸出電容。其他參數(shù)不是主要影響因素，只要在合理范圍內(nèi)即可。

3.3.1 諧振電感L

諧振電感影響著LLC的Q值。

其中，Cr為諧振電容，N為變壓器砸比，R0為輸出等效電阻。

Q和增益曲線相關(guān)，增益曲線越陡，控制精度越差；增益曲線越緩，調(diào)節(jié)困難，并且降低LLC的增益范圍。因此，曲線既不能太陡，也不能太緩。

當(dāng)Lr變大，Q變大，LLC增益曲線變得更陡，則增加了LLC的頻率變換速率。但是此時(shí)同一輸入輸出下，穩(wěn)態(tài)的頻率更小，需要更長(zhǎng)的頻率調(diào)節(jié)。綜合來(lái)說(shuō)，單純的更變諧振電感，對(duì)動(dòng)態(tài)性能時(shí)改善還是變差，需要具體的數(shù)值定量計(jì)算，無(wú)法定性分析。

3.3.2 變壓器變比

在LLC參數(shù)確定之后，如果變壓器變比變化，也會(huì)引起動(dòng)態(tài)性能的變化。

當(dāng)變壓器變比變大，而輸入輸出電壓不變，因此LLC的穩(wěn)態(tài)增益變小，LLC的穩(wěn)態(tài)工作頻率變大，因此動(dòng)態(tài)性能將優(yōu)于變化之前的。

但是變壓器變比不能一直變大，會(huì)引起紋波問(wèn)題，并且LLC的頻率整體變大，驅(qū)動(dòng)變壓器熱增大，不利于電源效率等指標(biāo)，甚至有炸機(jī)風(fēng)險(xiǎn)。

3.3.3 k值

k值越小，增益曲線的斜率越大，在實(shí)現(xiàn)同增益變化量的情況下，其開(kāi)關(guān)頻率的改變范圍越小，易于磁性元件的優(yōu)化設(shè)計(jì)。而在諧振頻率一定時(shí)，K值越小，勵(lì)磁電感Lm越小，勵(lì)磁電流越大，增加了電路的損耗。

3.4 控制

常用的控制為PI控制。傳函表達(dá)式為：

其中，Kp為比例系數(shù)，Ti為積分系數(shù)。

Kp越大，響應(yīng)越快，可以改善動(dòng)態(tài)性能。但過(guò)大會(huì)引起振蕩。

減小Ti在一定程度上也可以增快響應(yīng)，改善動(dòng)態(tài)。但是太小也會(huì)振蕩。

原文鏈接：

https://blog.csdn.net/qq_21681077/article/details/104724617