Saber2016仿真三电平LLC(适合高压输入600-900V,效率高,现在流行充电桩使用此拓扑,搭配PFC效率奇高无比),电压闭环,各点波形随意看,了解3电平LLC原理
三电平LLC最近在充电桩圈子里火得不行,尤其是搭配PFC使用时效率直接起飞。这种拓扑天生适合高压场合,600-900V的输入电压对普通两电平结构来说简直是噩梦,但三电平硬是靠中点钳位把开关管电压应力砍半。今天咱们用Saber2016打开它的天灵盖,看看里面到底藏着什么黑科技。
先看电路骨架——左右对称的四个MOS管组成三电平桥臂,中间用两个钳位二极管把直流母线分成三块。谐振腔还是经典的LLC三件套(Lr、Cr、Lm),但这里有个骚操作:通过调整两个半桥的移相角度,让每个开关管承受的电压始终不超过Vin/2。用Saber搭模型的时候得特别注意这个点,搞不好就会炸管。
.model MOSFET_C3M0065090J_1 SW_VMOS( Rds_on=90m, Vf=0.7, Cgs=1.2n, Cgd=0.8n, Vto=3.5, tr=15n, tf=20n )这段MOSFET模型参数里藏着玄机——Cgs和Cgd的取值直接影响死区时间计算。当开关频率跑到200kHz时,死区至少要留够15ns,否则直通电流能让效率表直接跳楼。建议用Saber的Time Domain Viewer抓取Vgs和Vds波形,肉眼确认有没有危险重叠。
闭环控制才是重头戏。电压环用PI调节时,参数整定直接决定系统是猎豹还是树懒。建议先用开环扫频测增益相位曲线,找到谐振峰位置(一般在90-110kHz左右)。实测代码里的积分系数别超过0.05,否则动态响应时输出电压能给你表演过山车。
// 数字控制伪代码 void LLC_Control(){ float Verror = Vref - ADC_Read(0); integral += Verror * 0.03; // 积分系数 duty = Kp * Verror + integral; PhaseShift_Update(duty); // 移相角调整 }波形方面重点关注两个地方:谐振腔电流要像正弦波小姐姐一样光滑,变压器副边电压得是规整的方波。用Saber的Probe功能抓取Q1的Vds波形时,应该看到典型的300V平台(输入600V情况下),如果出现电压尖峰,八成是漏感没配好或者RC吸收没调对。
最后说点实战经验:当PFC把母线电压稳在800V时,三电平LLC效率轻松干到97%以上。但要注意NTC选型——冷启动瞬间的浪涌电流能到稳态的5倍,建议在Saber里跑个Transient Simulation验证缓启动电路。充电桩项目实测数据显示,搭配SiC器件后整机功率密度能做到4W/cm³,这数据放五年前想都不敢想。
下次拆机看到充电桩里有两排整整齐齐的MOS管,中间夹着巨型谐振电感,别犹豫——这就是让你半小时充满电的幕后功臣三电平LLC。它的波形可能不如移相全桥炫酷,但胜在把高压难题变成了送分题。