看LLC输出波形 知电源性能

whmks

最近又做一台胆机用电源，以前做的匝/V低一点，这次想做高一点试试，原边22匝260uH，磁芯是EC35。
测试后有几个特点
1、        适宜功率变窄，要带一定的负载才能脱离间隙振荡，最大功率也就120多W，再高波形会变差。可能要改元件参数才能展宽功率。
2、        频率高变频窄，基本在220KHz-170KHz能较好工作。原想拆了重绕变压器，后来想用高一点频率试试胆机，等有空就装一台。
电源板供电部分可分离，方便装不同的地方。

在100W左右的功率，功率管可不装散热，这就是软开关功劳。
灯丝整流管用的内阻只有0.22左右的优质管，4A下小散热也能顶着。

开机起动的辅助电源电压上升波
空载开机波，有一个起动上升弦，接着有一个电源接管的上升弦，电源接管后因没有负载，电压回落到保持电压9.8V。此时电源功耗在0.5W左右。


只要有一点负载电压马上回升到正常。

带载开机辅助电压上升波


另一台100V带载400W的开机波


接下来进行测试，自做的电子负载有用上了

适宜功率波，频率在195KHz


临界功率波，就是即将变差，频率在175KHz


波形变差、效率降低的波，频率在156KHz


此时谐振电容二端的正弦波也变差。

比较好的波形如下图


所以做LLC电源必需要有示波器才能一目了然。

mjzz123

mmtb2222 发表于 2022-7-29 19:34
为什么开启后就出现这种波形焊了两块都这样

好像初级线圈头尾反了，这样的波形我见过，初级圈数少 也是这个样子，把头尾改一下 看看，

whmks

mmtb2222 发表于 2022-6-8 11:14
什么问题？

是差不多，少打了一笔。

3042775020

感谢楼主的专业讲解，受教了。

lxg

老师又有大作了，祝贺，赞一个

whmks

lxg 发表于 2021-6-16 11:43
老师又有大作了，祝贺，赞一个

因用新算法减少原边匝数试一下，后来看到前几年的资料，其实我已做过、测过，因不理想而放弃，现在却忘记了，真是年纪大不中用 。

lxg

whmks 发表于 2021-6-16 12:26
因用新算法减少原边匝数试一下，后来看到前几年的资料，其实我已做过、测过，因不理想而放弃，现在却忘记 ...

主要是老师脑子里装的好东西、精品的东西太多了！

bg1trk

今天花了点时间把副边的波形也测完了，与您得出的结论不太一样，共同探讨。


前置条件：目标是输出24V、17A，输出功率大于400W。
                变压器没用传统算法，最大区别是计算匝比时使用的是最低输入电压，计算过程略。
                计算结果与传统方法的差别是谐振电感小、谐振电容大，初、次级匝数少。
                这样可以在选较高的K值时，保证不增加开关管损耗的前提下，变压器磁通密度稍低、匝数少，有利于提高变压器效率。


不说废话了，上波形。



开关管D-S波形：

1、下管DS波形，轻载。关断时稍微有一点上冲：


2、下管DS波形，满载（24V、17A）：


从轻载至满载DS波形都没有大的畸变，说明其全程工作在ZVS状态，结果满意。
开关管D-S波形能反映其工作状态，理想状态应为方波。如果波形“累赘”较多，比如开通时有震荡，说明开关管不是工作在ZVS状态。开关管零电压开通是LLC拓扑的精髓，低干扰、高效率均来自于此。保证开关管在标定功率范围内工作在ZVS状态，个人认为是调试时的第一要务。得益于芯片的优良性能，这点上没太费心，比以前用的芯片强太多了。



以下为Cr两端波形：

1、轻载时的波形，负载太轻，间歇震荡：


展开后：



2、30%负载（5A）：



3、60%负载（10A）：



4、额定负载（17A）：


5、110%负载（19A）：


电流波形的理性情况是当工作频率等于谐振频率时是较规矩的正弦波，大于或小于谐振频率时波形会稍显不太理想，但不应该有大的台阶、毛刺等零碎。
没有电流探头只好以谐振电容两端波形揣测电流情况，设计时设定工作频率全程高于谐振频率，实际情况也是这样，如图所示，最低也有一百五六十千赫兹，波形稍有失真，正常。
但工作频率偏高，严重偏离设计值，计算时极限值是上限取250KHz，下限92KHz。原因应该是谐振电感测量值不准，Lr实际值比计算值小。



输出端波形：

1、整流管反向电压（轻载）：


     整流管反向电压（重载）：


正常的测试应使用电流探头测试Id波形，与Vd波形叠加做对比，理想情况应该是电流为零时整流管关断。
没有电流探头只好揣测，从测得的波形上看，关断时的下降沿还算利索，应该实现了ZCS吧。这点还存疑，如有老师明白这个，给讲讲从电压波形上能不能看出是否实现了ZCS。


2、轻载时输出端波形：

轻载时电源处于间歇震荡状态，输出电容充放电形成锯齿波，正常。
忘了调探头比率，图上电压值应*10，也就是输出端有个峰值500mV、周期6mS的锯齿波。


3、重载（17A）时输出端波形：


时基5ms，可看出存在峰峰值370mV、周期10mS的峰，100Hz与电源频率吻合，这应该是输入滤波电容充放电造成的。

将“主波”上的“毛毛”展开：

时基1uS，可看到有周期3uS、峰峰值260mV的毛刺。周期转换成频率是333KHz，此时对应的工作频率应为166KHz。

总体来说，输出端波纹有效值小于50mV，这个值有点低，存疑。




现有变压器表现尚可，总结一下：

1、零至满载都能很好工作，D-S波形全程都还不错，全程都处于零电压开通状态。
2、轻载至重载，频率变化范围大概在100KHz左右，感觉有点偏大。
3、带载能力没问题，能扛过额定值的110%（约19A）测试。
4、效率还没测，从温升来看，长时间满功率测试，开关管、整流管温升应该在30-40度之间（摸散热片能坚持住，温度绝对值应小于60度）。变压器烫手，应该在90-100度左右了，温升70度以上。

所有看起来显得“激进”的参数，都是围绕“EER40/45磁芯、400W输出”这个目标做的妥协。目前这个变压器温度虽然还是有点高，但也达到了目的。搁以前用老办法算的参数，下场大概率是把变压器烧糊了。不跟别人比，超过以前的目标是达到了。

目前还没调好，主要问题是空载启动困难、满载无法启动。次要问题，超载后类似恒功率输出的特性没调出来。初步判断是变压器参数比较激进造成IC供电不良、IC周边还有哪没设定好，慢慢弄吧，大方向应该没问题。

whmks

bg1trk 发表于 2021-6-16 23:21
今天花了点时间把副边的波形也测完了，与您得出的结论不同，共同探讨。

好！好！好！
估计效率能达到91%以上，我有一个+-50V电源带载400W时输出端也有一个小缺角，平均效率在91%以上，就是频率低许多，满载100KHz左右。


而另一台电源带载475W也没有小缺角。


起动困难是不是延时不够，我发一个空载、重载的变压器副边输出波，请参考。

空载起动


带载400W起动

超功率降压到关闭的时间是不长，有个电容可适当调整，好象是5脚、还是6脚，要查一下资料。超功率降压的百分值也相当窄，如设定400W开始降压，可能到410W就关机，具体要细调。

另外，这帖上的结论只针对胆电源，有高低压和不均衡电流，就是低压匝电流大，高压匝电流小，容易产生不规则波，更难整好。

bg1trk

whmks 发表于 2021-6-17 09:20
好！好！好！
估计效率能达到91%以上，我有一个+-50V电源带载400W时输出端也有一个小缺角，平 ...

475W那个整流管波形非常棒！
谢谢您提供的资料和建议，谢谢。

懒得动手，继续啃资料，也是打算先从5、6脚外接电容入手。
5脚电容负责缓启动；
有两三种保护机制都会触发6脚向外接电容充电，芯片根据6脚电压判断是否启动保护；
9脚电容也影响软启动开关周期；
电流检测电容容量与资料上给的等于Cr的1%左右不符。

值得怀疑的地方其实不少，慢慢弄吧。

lxg

bg1trk 发表于 2021-6-17 21:19
475W那个整流管波形非常棒！
谢谢您提供的资料和建议，谢谢。

版主您好，请问您S910的12脚与14脚并的二极管您用的什么型号？

bg1trk

lxg 发表于 2021-6-18 08:58
版主您好，请问您S910的12脚与14脚并的二极管您用的什么型号？

要求是0.5A、400V快恢复，实际用的是RF107或UF4007，都是1A、1000V的快恢复管。
这俩货我这混装在一起，具体板上用得哪个，晚上看看。

lxg

bg1trk 发表于 2021-6-18 11:23
要求是0.5A、400V快恢复，实际用的是RF107或UF4007，都是1A、1000V的快恢复管。
这俩货我这混装在一起， ...

明白，我是用的RF207,应该没问题；

bg1trk

lxg 发表于 2021-6-18 12:22
明白，我是用的RF207,应该没问题；

板子上装的是UF4007。

mmtb2222

我的波形怎么是这样的

whmks

mmtb2222 发表于 2022-6-5 20:41
我的波形怎么是这样的

   要列出测试时的条件，如轻载、重载、有无PFC（母线电压）、频率、匝比等，才能分析是什么原因。如果是频率高轻载测得的，加重负载会改善。如果是频率低轻载或重载测得的，就要调整匝比。

mmtb2222

按您的参数做的没有pfc，按你以前的参数做的初级28漏感250比60，35磁芯没有磨只是垫纸功率70瓦左右做了几块板都这样