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谐振半桥LLC的控制方式不同于传统PWM的定频调占空比。其控制的关键是用，电压或电流之中的某个变量来控制开关频率。而不是传统的PWM的电压模式，用反馈电压和某个三角波比较，得出占空比实现闭环。峰值电流模式，将反馈电压和采集的电流>电流信号比较，电流内环决定占空比实现闭环控制。 那么LLC闭环仿真的关键点，就是实现用反馈变量来控制开关频率的。另外一个关键点就是，两路接近50%占空比的驱动，两路之间的驱动要加入死区时间。死区时间和实现零电压开关有很重要的关系，所以模型上这个死区时间就要可调。我曾经在电源网上看到有位大师，使用了L6599A内部的电路，成功的实现了电流控制频率的振荡器，这就是LLC闭环的关键点。 下面先看看这位大师的建模过程和方法:
8 x) n3 m$ m" C7 X! }4 t- ` （L6599A 内部的原理图） 上图就是L6599A内部振荡器的原理部分，我们可以根据这个电路在仿真环境来实现它的功能。原理图中的一些关键点参数，见下图： （原理图的关键参数） 这个原理图的简单意思是： 运放的在输出有2V电压，这个运放会驱动三极管流过电流，流过三极管的电流会被电流镜像。首先2V/RFmin这个电流，会通过两个电流镜电路对到控制频率的CF充电。Km * IR 会对电容CF充电。电容电压达到了4V，SR触发器会给出个低电平。三极管导通会对CF电容以2*Km *IR电流放电。当电容电压低于1V后比较器给S脚高电平，SR触发器置位。Q发高电平，控制三极管导通将另外两个三极管的B极电流拉走，使两个三极管关闭，让恒流源对电容放电。所以如果以一个固定的电流对CF充电，而且充电和放电的电流固定且相等，那么就可以产生开和关，时间产生对称的波形了，只是还差个死区时间。 既然已经了解原理，我们就来在Pspice建立这个模型，需要用到的是恒压源、流控电流源、RS触发器、比较器、压控开关。 （L6599A的振荡器电路模型） 见上图，在放电时，用两倍的放电电流，因为上面的电流镜F1还在流过1倍的电流。运行模型后可以得到对称的三角波和方波。D1为放电电流源提供关闭时的通道。 （对称的三角波） 另外要注意的是死区时间的电路，可以这样实现。利用比较器，和一个恒流源对电容充电。当电容电压达到1V时，比较器输出高电平。那么从0~1V的时间就是插入的死区时间。将死区时间和频率控制结合起来就可以成功的闭环仿真了。 ![]()
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（死区时间产生）
* @/ W$ I$ T( m 见整个闭环控制模型，挺复杂，仿真速度比较慢。我的 I5 4590 + 8G内存配置，运行了一个0 ~20ms的启动波形，跑了5分钟。# \3 z; d6 e# s7 e
![]() 1 U9 J, M, k. p1 j- q+ W K8 h
（闭环的LLC模型）. D5 {8 j9 \; A; ^% u" \) A
上电前20ms波形：
$ L" U) `7 b' A8 ~* } ![]() 0 f- d @0 U# Q" @; W/ I$ F b. ]% g
（得到瞬态仿真波形）
" t" A/ e# X* {! y2 ^3 f+ U0 M 为了提高仿真速度，最好就是简化VCO电路，我在仿真模型库里面看到一个电压控制频率的模型：在anl_misc库 VCO_SQR。功能是：输入电压越高，输出频率越高，电压越低频率越低。这简直是绝佳的LLC仿真控制器，比采用L6599A的电流镜、比较器什么，要快的很多倍。因此改进后的控制模型：（这里频率变化范围是从70K到250KHZ之间，电压控制范围是从+5 ~ -5，外面用一个光耦流过电流加到R2上产生电压，就可以实现了闭环控制，非常之简单）2 j2 g8 v% `. X8 n8 Q6 M+ t" s- c' ?
![]()
" ?8 q8 w) D% k （利用PSPICE再带的VCO模型）
4 H9 g4 S% p" K, K1 ]! R3 b) W 整体闭环模型，包含死区时间控制：
0 o- T3 j6 y+ ~# P ![]()
' r2 c1 p' a, B（新的闭环LLC模型）
+ y4 \" o+ e6 q# ^, L
: A! X; ?- k$ \0 S 仿真结果，速度要快很多，附一个测试波形。6 l( b% B ? e% t7 U
![]()
; A E% J& y+ k' S9 Z9 J. ^1 O. r/ O（仿真后得到的波形，工作频率稍低于谐振频率）/ r. ]" d3 w# J d# K* v( U* v
$ Z) f- ~8 r; i$ g {1 l仿真环境：orcad captrue PSPICE A/D 16.6
. I3 d( N% s* P. v$ z7 b参考文档：ST L6599A 数据手册 仿真文件、原理图 ' j" }, j8 C2 i8 E, C- Y$ A
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发表于 2018-8-23 15:42
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