LLC 转换器的扫频瞬态频率响应
出处：维库电子市场网 发布于：2024-01-03 16:53:28
关于该转换器的工作原理有大量可用的材料，但理解起来可能会非常混乱。特别是，小信号模型无法用封闭式方程对其进行建模。因此，它是无需分析或小信号建模的扫频控制传递函数的候选者。我们的目的并不是要重新阐述转换器的理论，而是要进行可靠且有用的控制测量。
图 1.LTspice? 中的 LLC 转换器。频率范围 200-400 kHz。输出电压 = 12V。
图 2 显示了用于模拟该功率级控制器的电路。请注意，我们选择使用 FM 调制器来实现 VCO 功能，发现这比普通斜坡生成电路的仿真速度更快。不同控制芯片的VCO实际实现方式有所不同，但将反馈信号转换为振荡频率的基本功能是相同的。
转换器的稳态工作点由控制工作频率的输入源 Vss 设置。RidleyBox?/AP310 组件在此直流值之上注入一个小的交流信号，以改变开关频率。对该信号的调制以及电路从 C 点到 B 点的响应测量为我们提供了功率级和调制器的控制输出增益。
使用缩放定律的 LLC 转换器设计
Nicola Rosano 举办了一场关于 LLC 转换器实用设计的精彩网络研讨会，您可以在参考文献 [3] 中查看。强烈建议您观看此视频，了解如何避免 LLC 设计过程中无休止的数学计算和混乱。Nicola 开发了强大的工程工具，可使用标准化曲线为 LLC 生成坚固的设计。
在本文中，我们使用这些比例定律技术来设计 120W 转换器，图 1 的电路图中给出了终的元件值。
完整的设计过程，包括图 3 所示的曲线和其他两条设计曲线，在录制的网络研讨会中进行了描述。该网络研讨会详细描述了几种不同功率级要求的设计过程。
RidleyBox/AP310 仿真器的仿真设置
LLC 转换器对干净地进行仿真提出了许多挑战，尤其是频率响应特性。我们发现必须将 LTspice? 仿真求解器设置为“Alternate”才能获得有意义的结果（不是默认设置）。我们还使用以下分析器设置来生成本文中的模拟结果。
每十倍频 25 个点（从 300 Hz 到 200 kHz）的选择提供了非常平滑的曲线，尽管在首次评估功率级性能时不需要这么高的数字。
如 [1] 中所述，为驻留时间、带宽和降噪参数选择正确的设置可以在模拟速度和绘图精度之间实现完美平衡。不要低估这些设置的重要性。如果我们没有一生控制分析仪的背景经验，我们不太可能通过引入和调整这些参数来让 LTspice? 达到我们现在的性能。目前正在开发的 RidleyWorks? [4] 版本完全自动化了 LLC 模拟电路的完整设置。
LLC 功率级控制传递函数
图 5 是 36V 低线路输入的 LLC 功率级响应。它具有略低于 2 kHz 的阻尼双极点的特性以及由于 RHP 零而产生的额外相位延迟。相位降至远低于 -180 度而增益曲线的斜率变得不那么陡的事实表明为零。
图 5. LLC 功率级在输入线路下的频率响应。
图 6. LLC 功率级在和输入线路下的频率响应。
，在图 7 中，我们可以看到从低线到高线的完整曲线族。在这里，您可以看到随着线的增加，谐振频率的平滑过渡、双极 Q 值的变化以及 RHP 零的移动。直流增益的变化也相当大——相对较小的输入线路变化约为 15 dB。这就是我们对 LLC 功率级的期望。
LLC 电路的控制输出特性随工作条件的变化而变化极大。使用 LTspice? 扫描功率级是一种非常有用的工具，可以用少的工作产生预期的特性。通过正确的分析仪设置，模拟时间非常合理，我们强烈鼓励使用这个重要的工具来满足您的所有频率响应需求。
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