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理解电流控制模式的LLC和其闭环仿真模型 备注：本文是论文：Bang - Bang Charge Control for LLC Resonant Converters提出的控制思想学习和模仿。下文只是对其学习和理解的三言两语。 ( Z" E. P9 Y& V, Q; Q
该论文提出了一种将谐振电流引入控制环路的办法，通过实验证明了这种控制方法非常高效。" \& {' S0 O( f
根据论文的控制思想建立仿真模型：
8 _+ N8 v$ |) o) N* D% {! F7 [% i![]()
! E9 Z# y, Z! [, @3 W: Y Q 这种控制思路显然和普通的LLC控制不同，下图是参考L6599A通过反馈拉电流控制频率的方法完全不同，见下图是L6599A类的控制方法。
% N1 W0 U0 |8 }% t7 Y) E2 `7 P![]()
1 n) }2 u# [3 s. n 该模型将电流加入反馈的关键电路在这里：
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2 E# ~7 n- o7 g$ _ [) H: L% g 由误差放大器的输出Verr给定VCS电压的上限，由母线电压-误差放大器(Vin-Verr)的输出电压，给定了Vcs的下限。上图的E5和E6分别是检测母线电压和谐振电容上的电压，比例为0.01125。这个比例很重要，是决定了最低和最高的开关频率，和工作范围。
j, X7 Z# |1 K5 k) J 从下图可以很容易看出这个电路是如何工作的。误差放大器给定上限，当VCS电压高于Verr后，比较发出高电平到触发器的R脚，用来关闭当前Q脚上的高电平。Vin-Verr给定Vcs的下限，当Vcs低于这个给定后，发出高电平的S到触发器，用来发出一个新的高电平的Q。开始一个新的周期，可见下图。
6 G- X/ k: E, i![]()
* C$ R6 v. Y5 t9 a o0 K6 e5 j 模型作用简单说明后，开始跑一个25ms的上电仿真。其上电过冲比电压模式小了很多很多。
' u; V* d) K. N" \/ s 最上侧 为输出电压9 G4 ?2 l- r. J3 @& V
中间的谐振电流7 _/ C0 P2 b% L5 c- {. w
最下侧 电流控制波形，当然需要展开才能看到。囧 o(*￣▽￣*)ブ, x: v9 [9 g0 |/ f
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j. J# p2 j: w 展开可以清晰看到，这个控制电路是如何工作的。此时工作电压稳定在53.5V，工作频率也基本在谐振频率上。5 C0 a. W9 a0 N3 f" @
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用谐振电流参与反馈，确实能较大的提升LLC的性能。特别是关于过流和母线电压瞬变时，这两个问题是LLC的难题。假设过流时谐振电容电压会快速升高，VCS很快高于Verr的给定，发出高电平的R复位信号，让触发器关闭当前周期。
' r& M/ f3 [# ?% w( L9 a& ] 这样可以非常快速的提升开关频率，达到逐个周期的功率限制作用。 考虑母线电压瞬变时： 母线电压被快速拉低，让SS引脚为高电平的给定为 （Vin -Verr ）。Vin 大幅度下降，则 SS引脚为高的给定也被拉的更低。让VCS上的电压低于( Vin -Verr )需要的时间更长，这样可以使在母线电压瞬变时，让当前周期的开通时间加长或减少，达到降低或提升频率，达到快速稳定输出的电压的目的。 这个控制方式，将母线电压和谐振电流都引起控制环路，根据论文的说法是将功率级降低为一阶系统，可以大幅度的提高动态响应性能，大大提升系统的带宽。
! Z/ X; y5 H" Y$ T5 Y( G; }! n 其实，仔细一想其过流保护和母线电压瞬变的工作，就能有所了解。将LLC的两个关键参数引入控制后，对LLC的性能提升确实很厉害。 + o) S. \6 j% N, Q; Y
+ f4 N6 U: g1 O9 b; G0 p6 [& P
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发表于 2018-8-23 15:46
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