壓控振蕩器如何工作,其頻率如何自動調節?本期通過仿真分享一下。
ST和安森美給出了兩種思路的VCO,本期以L6599A VCO為例,介紹其建模、參數計算及如何應用到LLC閉環仿真中,后面再討論NCP1397。
L6599 VCO框圖:
工作原理:
當反饋腳(4腳)電壓變化→RFmin和RFmax的電流變化→經過鏡像電流源使得給時間電容CF的充電電流變化→控制頻率隨反饋電壓變化。
行為建模:
恒流源以恒定電流給C1充電和放電,使得VC1的電壓波形為等腰三角形,上升下降時分別開上管和下管。當VFB電壓為0時,流過F1,F2的電流最大,即給C1充電的電流最大,為V1/(R1//R2),此時頻率最大;當VFB電壓等于V1時,電流為V1/R2,電流最小即頻率最低,其中F1、F2為電流控制的電流源。
L6599A滯回電壓為3V(0.9-3.9V,電壓擺幅影響調頻和交流小信號,閾值不影響),當VC1為0.9時,OUTA為低,OUTB為高,即下管開,上管關,當VC1為3.9時OUTA為高,OUTB為低(PSIM中沒有滯回比較器需要加RS觸發器做滯回)。電容電壓與驅動波形如下:
外圍電路參數計算:
計算以電容的充電公式為基礎:
因為恒電流且CCCS倍數為1,所以:
為了參數設置更靈活,將上式代入simplis F11窗口,可省去很多計算步驟:
電路與計算驗證:
在F11窗口加入參數查詢,可直接查到仿真器計算結果:
仿真器計算結果與MATHCAD計算結果一致,說明仿真與計算正確。
將VFB腳分別接到V1或地也可以直接查看波形最大最小頻率是否正確,如下:
死區時間設置:驅動發波正常后需要再加入死區時間,死區時間可以加在自帶的驅動模塊上升沿里:
也可以用延時加與門組成:
VCO驗證完后加入反饋網絡就可以用于LLC閉環仿真了:
先用開環掃出功率級波特圖,然后再通過開環波特圖計算出環路補償參數,這樣完整的LLC仿真就完成了:
Simplis自帶VCO,還配有很多仿真例程,但通過建??梢约由顚CO工作原理的理解。