LLC in simulari

[Vizitator]

Am selectat eu unele discutii:

 

Posted June 5, 2018
Cat e inductanta primara si cele de scapari?

Posted June 5, 2018
Lp=325uH, Lsp=2uH, Lss=0,3uH

Posted June 5, 2018
Inductanta de rezonanta cat e?

Frecventa de 74.3kHz e cea dorita sau cea reala? Cu 940nF ar rezulta o valoare destul de mica pentru Lr... si nu prea corespunde cu cele 11spire pe T157-2.

Oricum raportul Lp/Lr e f mare si castigul rezultat plat si sub necesar.

Posted June 5, 2018
Atita este cea reala. Nu prea pot masura exact inductanta de scapari, dar 74,3khz este masurat. Pe cele 11 spire  mi-a rezultat din masurare 2,2uH dar repet

nu prea sunt sigur de lcr metrul meu

Posted June 5, 2018
Am incercat montajul cu Lp=125uH si mi-a rezultat un curent de magnetizare de 11A varf la varf (triunghiuri isoscele perfecte),

 curent la care se incalzesc igbt-urile destul de consistent, asa ca dupa parerea mea nu prea e de mers pe calea asta.

Posted June 5, 2018
Multumesc d-l @iop95 pentru simularile facute. Am coborit Lp la 125uH cum am spus, dar concomitent am

schimbat condensatoarele la 4x0,1uF si am schimbat si Lr pentru o inductanta de aprx. 5uH si asa fr=69khz.

Dar problema e alta. Mi s-au incalzit si igbt-urile si miezul la Lr unde am bobinat cam 7 spire pe un T130-52. Vazind asta l-am

bobinat pe T157-52 si culmea ca  abia se simte un pic caldut si igbt-urile nu se incalzesc de loc. O sa incerc mai multe miezuri sa vad care e ok.

Dar important este ca igbt-urile nu se incalzesc la 11Avarf la varf (adica la un Lp=125uH)

[gsabac]

OK.

Am mai baleat o data topicul si am gasit schema, varianta SMPS4 cu NCP1395, FGA6065, UCC21520 si toate bobinajele indicate pe schema din pdf-ul atasat.

La intrebarea pe MP, @Akos mi-a raspuns ca LLC-ul functioneaza ireprosabil si ca lucreaza la o varianta finala reproiectata, pe care

 o va posta ulterior.

 

 

@gsabac

Akos My smps04.pdf

Editat Ianuarie 12, 2019 de gsabac

[gsabac]

Am sa fac o retrospectiva a circuitului final din LLC-Akos cu valorile de pe schema, deoarece in topicul "Surse in comutatie LLC" sunt testate foarte multe valori si variante:

Lr - bobina serie, Tor T157-2, Al=14, 11 spire, da Lr=1,7uH;

Lp - bobina primarului, miez ETD59, Al=5600, 13 spire, rezulta Lp=1506uH (800uH la masuratori), dar in topic se spune ca s-a pus intrefier o foita si a rezultat 325uH;

Cr - condensatorul serie 2x0,47uF Cr=940nF.

Acestea date initiale sunt introduse intr-o schema de simulare cu baleaj de frecventa si datele sunt in poza.

Rezistenta de sarcina 4 ohmi. Click pentru marire.

 

Culoarea cyclamen arata tensiunea redresata.

 Se observa o rezonanta la circa 10KHz, extrem de departe de frecventa de functionare a circuitului NCP1395 (min 40KHz)

 

Poza urmatoare este cu sarcina de 15 ohmi. Click pentru marire.

 

 

Culoarea albastra arata tensiunea redresata.

Factorul de calitate este mai bun si normal ca si tensiunea maxima este mai mare, dar nu aceasta am vrut sa evidentiez la acest circuit care face parte dintr-un LLC.

Se poate afirma ca circuitul prezentat poate functiona ca stabilizator pe principiul LLC de reglaj al tensiunii stabilizate cu parametrul frecventa, in domeniul 50KHz-120KHz?

 

PS. Va rog sa nu luati in considerare valorile limita ale tranzistoarelor folosite in comutatie.

@gsabac

Editat Ianuarie 12, 2019 de gsabac

[Vizitator]

Akos nu are masurata bine inductanta de scapari, oricum in regim de forta difera de cea masurata la semnal mic. Daca doriti puteti folosi datele din ultima lui schema iar inductanta de rezonanta o deduceti din capacitate si frecventa la care spune ca lucreaza. Asa iese automat, fara masuratori, inductanta de scapari.

EDIT:  mie mi-a iesit Lserie+Lscapari cam 40uH si am facut o simulare cu 200Uh primarul. Am nimerit langa rezonanta:

 

Editat Ianuarie 12, 2019 de Vizitator

[gsabac]

Cred ca ne apropiem de valorile finale cu pasi mici si cam nesiguri, deoarece din calcule rezulta alte valori.

Miezul Amidon T157-2 are Al=14nH/Sp2 deci o inductanta la 20 de spire: Lr= 14*400= 5600nH=5,6uH, dar in topic @Akos a masurat o inductanta de scapari de numai 0,3uH, cam mica, deci in total inductanta serie ar fi de circa 6uH, valoare cam mica pentru un LLC cu inductanta primarului de 200uH. Eu as considera o valoare ca si @Miticamy cam de 5 ori mai mica decit inductanta primarului, dar frecventa de rezonanta iese prea joasa cam de 40KHz, dupa cum reiese si din urmatoarele 2 poze.

 

 

O mica precizare, pe grafice se vad oscilatii de frecventa joasa, ele sunt datorate baleajului prea rapid al frecventei.

 

@gsabac

Editat Ianuarie 12, 2019 de gsabac

[Vizitator]

Eu m-am obisnuit cu o metoda si imi plac rezultatele. Cum am mai spus am luat ca referinta frecventa pe care Akos a vazut-o cu oscul. Stiu care este inductanta primarului iar cea de rezonanta pur si simplu o calculez. Am aproximat condul de 140nF si m-am jucat cu diverse valori sa aproximez caracteristica de transfer. Pun una in jurul rezonantei, una sub si una peste cum faceam si cand puneam oscilograme la testele mele (nebagate in seama de nimeni):

[Vizitator]

Am calculat cine da acei 9,4kHz si rezulta din 940nF serie cu (325+1,8)uH ceea ce este un regim de lucru unde nu ajunge niciodata. Frecventa rezonanta de interes este rezultata din Cr cu Lr, Lm este suntat de sarcina. La Akos fr=70khz aprox iar dvs ati baleiat doar pana la 20khz.

EDIT: in simularea mea de mai sus se pastreaza Vin si sarcina constante, se modifica doar frecventa.

Avem 3 cazuri citibile de oricine pe diagrame:

1)  T=16usec rezulta Vo=28,5V

2)  T=20usec ------------Vo=32V

3)  T=14usec-------------Vo=26V

Editat Ianuarie 12, 2019 de Vizitator

[gsabac]

Sunt placut impresionat ca purtam un dialog constructiv, adecvat topicului.

Cam asa am socotit si eu aseara din pozele dumneavoastra 62,5KHz, 50KHz si sus 1/13uS=77KHz si sunt foarte lamuritoare si interesante.

In legatura cu prima varianta de baleaj, am ridicat si frecventa dar poate prea putin si nu am obtinut o alta rezonanta la frecventa mai ridicata, deoarece nu m--am prins ca este puternic dependenta de rezistenta de sarcina.

 Am refacut pentru ultima varianta cu diverse rezistente de sarcina, baleaj in frecventa si arata in felul urmator:

    Click pentru marire.

  

Patratul verde din cruce arata punctul de functionare pentru o tensiune stabilizata de 60V. Se observa un avans spre stinga pe curbele de rezonanta pentru realizarea stabilizarii  la o sarcina de la 10 Ohmi pina la o sarcina ipotetica de 0,5 ohmi. Cred ca 1 ohm si 2,5KW este o sarcina maxima dupa cum mi-a relatat si @akos din experimentarile sale si s-a vazut ca ce a realizat @Akos, este greu de lamurit prin simulari si calcule. Imi dau seama cit de mult a sapat pentru finalizarea acestui LLC, cite variante si tatonari de piese, dar la finalul reusit al testelor reproiecteaza totul, probabil pentru un prototip.

 

PS. Acum dupa ultima varianta pe care a postat-o @Akos la rugamintea mea in topicul "Inca un amplificator...", trebuie reluat totul de la zero.

 

@gsabac

 

Editat Ianuarie 13, 2019 de gsabac

[Vizitator]

Eu sunt la inceput cu LTS si nu ii stiu toate posibilitatile. Simularea aceasta cu baleiere este mai mult pt o intelegere primara a functionarii LLC. Cred ca cea mai importanta problema este gasirea frecventei la care se iese din ZVS la sarcina mare, de aceea eu caut in simulari curentul prin tranzistori. Si integratul pregatit sa nu depaseasca aceasta frecventa. Oricum sursa lui Akos nu este un exemplu veritabil de LLC pt ca are PFC activ. Greutatea consta intrun proiect pt retea 180-260Aac.

EDIT: pana m-am prins sa salvez PNG pozele sunt intunecate. Dar mai am gasit simulari si de la alt caz ipotetic unde se vede ca MOS-ul a iesit din ZVS,

Editat Ianuarie 13, 2019 de Vizitator

[Vizitator]

1 hour ago, DjLeco said:

D-le Gsabac, puteti simula sa vedem la ce frecventa obtinem resonant mode un SMPS cu urmatoarele valori:

 

Inductanta primar 700uH, inductanta de scapari circa 2uH, bobina serie 1,75uH capacitor serie 660nF.

 

Tranzistorii comutatori sint IRG4PC50Wpbf (warp ones)

 

Iesirea se face din half bridge fata de masa, primar trafo serie cu capacitor si cu "bobina ajutatoare" (daca o pot denumi astfel).

 

Multumesc.

Este topicul meu de pensionar si doresc liniste. Pt problema de care intrebi deschide un topic separat, ex. "Sursele mele--practica si teorie". Nu de alta dar o sa incepi si aici sa pui filme cu realizarile dumitale. La topicul lui Maxente s-a scris destul despre rezonanta serie ZCS, si acolo s-au dus lupte fara niciun rezultat. Cauta in acel topic si vezi ce ti-am scris de cateva ori: oscilogramele lui UNIT au lamurit total cum fac vesticii surse rezonante ZCS. Aici vorbim de LLC care sunt surse stabilizate nu ca cele din audio. Te rog sa nu raspunzi aici, deschide un topic cum am spus pe care il voi citi cum citesc totul la alimentatoare si daca binevoiesti sa-mi pui o intrebare punctuala si ma pricep sigur voi raspunde. Deci trimite un MP d-lui Sabac si continuati discutia eventual pe topicul lui Maxente care se potriveste cu sursele pe care le-ai construit. PUNCT!

[iop95]

4 hours ago, miticamy said:

Cred ca cea mai importanta problema este gasirea frecventei la care se iese din ZVS la sarcina mare, de aceea eu caut in simulari curentul prin tranzistori.

O conditie pentru ZVS este ca impedanta totala a tank-ului vazuta in punctul median sa fie inductiva.

Frecventa respectiva, la care impedanta devine capacitiva depinde de sarcina.

Problema se pune doar pentru zona sub fr; peste fr, caracterul inductiv este independent de sarcina (asta nu inseamna ca si conditia de ZVS este garantata... depinde de curentul de magnetizare/capacitati, mai pe scurt, daca energia inductiva acumulata este suficienta sa descarce capacitatile Coss si parazite in dead-time).

Daca se raporteaza impedanta tankului Zcr la secundar trafo, conditia de caracter inductiv se poate scrie Zcr > Rs, Rs fiind rezistenta de sarcina (Vo/Io), si astfel se vede direct sarcina maxima admisa pentru o frecventa anume... sau invers, care e frecventa minima pentru ca la o sarcina data sa ramanem in zona inductiva.

Din acest motiv, pentru sarcini cu variatie mare e nevoie de elemente Lr, Cr de impedante reduse pentru a rezulta o valoare Zcr cat mai mica.

Evident valori mici pentru Zcr inseamna curent reactiv mare... deci trebuie facut un balans intre asigurarea stabilizarii, eficienta, etc.

[Vizitator]

Cred ca LTS nu ia in considerare capacitatile MOS-ului. Am pus eu la intamplare cate 2n si am prins iesirea din ZVS cu sarcina.

 

EDIT: Am vazut si influenta timpului mort:

 

Editat Ianuarie 13, 2019 de Vizitator

[Vizitator]

De marti am o ameteala suspecta care s-a agravat ieri. nu stiu cat este de vina calculatorul ca stau cu orele la el dar o sa pun ceva poze fara prea multe explicatii. Cine este interesat vede cum lucreaza LTC si poate deduce usor ce reprezinta oscilogramele.

 

EDIT: schema este LLC semipunte ca si pana acum...

Editat Ianuarie 14, 2019 de Vizitator

[gsabac]

Raspuns la postarea lui @DjLeko.

D-le Gsabac, puteti simula sa vedem la ce frecventa obtinem resonant mode un SMPS cu urmatoarele valori:

Inductanta primar 700uH, inductanta de scapari circa 2uH, bobina serie 1,75uH capacitor serie 660nF.

Tranzistorii comutatori sint IRG4PC50Wpbf (warp ones)

Iesirea se face din half bridge fata de masa, primar trafo serie cu capacitor si cu "bobina ajutatoare" (daca o pot denumi astfel).

Multumesc.

 

In poza dintr-o documentatia Infineon este prezentat circuitul echivalent pentru etajul de iesire LLC si se arata cum se face selectia factorului m.

 

La valori mici se obtine o rezonanta pregnanta si spre factori peste 15 dispare rezonanta si modul de functionare este asemanator unui convertor obisnuit si desi are structura LLC de obtinere a stabiltatii prin variatia frecventei el de fapt stabilizeaza in limite foarte mici de variatie a sarcinii, sau nu stabilizeaza deloc.

Cu valorile puse de @DjLeko se obtine un factor m=176 si in consecinta circuitul nu are nici un fel de rezonanta la nici o sarcina, deci s-ar putea realiza doar un convertor obisnuit.

Simularea si schema arata in felul urmator:

   

Nu este rezonanta, este in afara domeniului LLC, dar poate merge la un convertor. Pe simulare cu IGBT, inductanta de 3,7uH genereaza virfuri de tensiune de citiva KV, dar si oscilatii pe frecventa inalta.

PS. In practiica inductantele, inductantele de scapari si rezistentele infasurarilor depind de frecventa si de regimul de putere, asa ca poate nu este o acuratete intre simulari

        si montajele experimentale.

 

@gsabac

[Vizitator]

Am mers la postarea de inceput a lui FRobert;

 

Membru
FRobert

Posted December 8, 2015
Citind postarea anterioara a lui maxente am observat o greseala de a mea de la postul 7, unde am scris dielectric in loc de intrefier.

Am sa postez si fisierul excel, dar mai intai trebuie sa-l traduc ca l-am luat de pe forumul din ungaria, unde un membru a construit sursa rezonanta conform AN1160 avand la baza integratul IRS27951s. Nu cunosc cat de corect este fisierul, eu am introdus datele pentru un ETD39 de la care doresc 100V (2*50V) la un curent de 8A, excelul mi-a calculat:

inductanta totala de: 116.7uH - si mi-a iesit la B=0.19 ales pentru miez 3C90 - 18 spire a 27buc fire Cu de 0.2

inductanta de scapari:16uH - care mi-a iesit la 21uH cred ca trebuia sa fie mai mare pe carcasa partea de secundar. Am inpartit egal carcasa

Iar intrefierul mi-a calculat de 0.23mm, si a fost ok. Pot sa zic ca mi-a dat in mare parte si fizic valorile calculate. 

Toate le pot confirma dupa realizarea sursei, dar pana acum pare promitator??.

Posted January 29, 2016
Intr-un final am reusit sa termin sursa rezonanta cu IRS27951 conform AN1160. Am pornit sursa de pe o sursa de laborator cu o tensiune de 20V, respectiv 15V pentru controler (IRS27951) si driver(IR2110). Pe iesire s-a generat o tensiune de aprox 5V, i-am pus si o sarcina de 6 ohmi, si am masurat cu clampmetru un consum de 800mA. Pe condensatorul de rezonanta am forma de unda sinusoidala. La mers in gol pe iesirile de la IRS 27951 am factorul de umplere egala, dar la conectarea rezistentei de sarcina ( cei 6 ohmi) se modifica factorul de umplere. Pe HO creste si pe LO scade factorul de uplere, respectiv dupa driver treaba devine si mai urata. Masurand pe G mosului de sus, la coborare pe la mijlocul pantei semnalul se lateste si se suprapune cu cel de urcare de pe G mosului de jos.

Ma poate cineva lamurii cu fenomenul?

Posted January 29, 2016
Am pus driver pentru putere mai mare. Doresc sa trag din sursa aprox 800W. Pentru mosi am folosit SPP20N60C3 (in schema am IRFP460 pentru capsula TO243, pentru care am desenat cablajul). C11 este liber, si valoarea lui C10= 330pF.

Stau si ma gandesc ce ar fi daca as inparti condensatorul de rezonanta in doua. +310 - traf = 44nF si traf - GND = 44nF. Vedem maine.

A doua chestie ce ma mai intereseaza, este daca reusesc sa indrept, si sa stabilizez semnalul de comanda pe G mosilor la tensiune mica de alimentare (alimentare de la 30V pe rail de exemplu, aici ma refer la tensiunea dintre D mosului de sus si S mosului de jos. controler-ul + dirverul de finali vor fi alimentati de la 15V stabilizat), atunci semnalul acela de comanda va ramane si la tensiune de lucru 310V? - se va schimba comportamentul elementelor de comutare la 310V fata de 30V, s-au nu?

Posted January 30, 2016 (edited)
Inductanta primarului 116uH, si inductanta de scapari cu secundarul forta in scurt 19uH (conform calculelor acesta trebuia sa fie de 16.7uH).

Montajul alimentat de la 20V, cu sarcina de 5.8ohm pe iesire cu consum de 900mA, masurat cu clampmetru

 

Am simulat cu valori apropiate putin sub rezonanta si putin peste rezonanta:

 

Edit: am pus mos-urile cu capacitatea iesire mai mica si m-am apropiat de rezonanta:

 

Dar asa arata foarte bine si sub rezonanta:

 

Stiu ca asa ar fi mai bine dar mananca timp:

Editat Ianuarie 15, 2019 de Vizitator