Eigenartiger Anschluss des Resonant Tank in LLC Referenzdesign

[Karren Karl (Gast)]

Hallo Community,

ich beschäftige mich gerade mit dem Aufbau von LLC-Netzteilen und habe 
mir dazu einige Designs von Infineon angesehen. Beim 130 W LLC 
Referenzdesign ist mir allerdings etwas aufgefallen, was ich mir nicht 
erklären kann.

In der einschlägigen Literatur und im Netz, unter anderem auch in einer 
Application Note von Infineon, findet man den Aufbau des Resonant Tank 
bei einer Halbbrücke wie in LLC_resonant_tank_infineon.PNG zu sehen.

Schaut man sich dagegen den Schaltplan des 130 W Referenzdesign zum 
ICL5120 an 
(https://www.infineon.com/cms/de/product/evaluation-boards/ref-icl5102-u130w-cc/), 
dann sieht man, dass hier der Resonant Tank anders an den HB 
angeschlossen ist und zwei Kapazitäten vorhanden sind, von denen eine 
gegen Masse geht. Normalerweise wird der Resonant Tank zwischen Drain 
und Source des Low Side MOSFETs angeschlossen und es befindet sich 
lediglich eine Kapazität in Reihe zu den Induktivitäten und keine 
weitere Kapazität gegen Masse. Ich kann mir absolut nicht erklären, wie 
das funktioniert und warum es hier so gemacht wird. Worin liegen hier 
die Unterschiede, Vor- und Nachteile?

Vielen Dank für eure Hilfe

[Fabian H. (fabianh84)]

1) Der Resonanztank besteht aus der Reihenschaltung aus Cr + Lr + Lm. In 
welcher Reihenfolge du das verschaltest ist erstmal egal.
In deinem Beispiel wählt man den Weg, dass am Schaltknoten mit Lr 
verbunden wird, dann weiter über Lm und schließlich über Cr auf Masse. 
Das hat den Vorteil, dass man an Cr eine GND bezogene AC-Spannung 
proportional zur Ausgangsleistung abgreifen kann. Eine Limitierung ist 
so einfacher zu realisieren. Kurz, ob man jetzt CLL oder LLC macht, ist 
egal.

2) ob du jetzt einen C auf Masse oder C/2 auf GND + C/2 auf VCC legst 
ist für AC Betrachtung egal. Was lernt man als erstes im Studium was 
beim aufstellen einer AC-Übertragungsfunktion zu tun ist - schließe alle 
DC Quellen kurz. Was hat man dann? C/2||C/2=C
Ein solches Verteilen der Resonanzkapazität hat höchstens EMV Vorteile.

[Dergute W. (derguteweka)]

Fabian H. schrieb:
> Ein solches Verteilen der Resonanzkapazität hat höchstens EMV Vorteile.

Die Strombelastung pro C wird auch halbiert. Aber ich hab' nicht 
wirklich Plan von LLC Wandlern. Kann daher nicht einschaetzen, ob's 
deswegen so gemacht wurde.

Gruss
WK

[Fabian H. (fabianh84)]

> Die Strombelastung pro C wird auch halbiert.

Da hast du natürlich Recht!

[Karren Karl (Gast)]

Fabian H. schrieb:
> 1) Der Resonanztank besteht aus der Reihenschaltung aus Cr + Lr + Lm. In
> welcher Reihenfolge du das verschaltest ist erstmal egal.
> In deinem Beispiel wählt man den Weg, dass am Schaltknoten mit Lr
> verbunden wird, dann weiter über Lm und schließlich über Cr auf Masse.
> Das hat den Vorteil, dass man an Cr eine GND bezogene AC-Spannung
> proportional zur Ausgangsleistung abgreifen kann. Eine Limitierung ist
> so einfacher zu realisieren. Kurz, ob man jetzt CLL oder LLC macht, ist
> egal.
>
> 2) ob du jetzt einen C auf Masse oder C/2 auf GND + C/2 auf VCC legst
> ist für AC Betrachtung egal. Was lernt man als erstes im Studium was
> beim aufstellen einer AC-Übertragungsfunktion zu tun ist - schließe alle
> DC Quellen kurz. Was hat man dann? C/2||C/2=C
> Ein solches Verteilen der Resonanzkapazität hat höchstens EMV Vorteile.

Vielen Dank für deine Antwort. Dieser Anordnung hat mich nur etwas stark 
verwirrt, aber im Grunde genommen ist es ja der gleiche Aufbau, wenn 
C19A weglässt.
Heißt im Umkehrschluss, dass der Aufbau so funktioniert, wie in der 
Literatur, auch wenn C19A nicht vorhanden ist?

Vielen Dank :)

[Fabian H. (fabianh84)]

> Vielen Dank für deine Antwort. Dieser Anordnung hat mich nur etwas stark
> verwirrt, aber im Grunde genommen ist es ja der gleiche Aufbau, wenn
> C19A weglässt.
> Heißt im Umkehrschluss, dass der Aufbau so funktioniert, wie in der
> Literatur, auch wenn C19A nicht vorhanden ist?
> Vielen Dank :)

Nö, weglassen kannst du ihn nicht, weil sich durch weglassen die 
Resonanzbedingung ändert. Du kannst aber C19A und C19B parallel schalten 
anstelle sie wie im Schaltplan nach VCC und GND zu führen.

[Karren Karl (Gast)]

Fabian H. schrieb:
>> Vielen Dank für deine Antwort. Dieser Anordnung hat mich nur
> etwas stark
>> verwirrt, aber im Grunde genommen ist es ja der gleiche Aufbau, wenn
>> C19A weglässt.
>> Heißt im Umkehrschluss, dass der Aufbau so funktioniert, wie in der
>> Literatur, auch wenn C19A nicht vorhanden ist?
>> Vielen Dank :)
>
> Nö, weglassen kannst du ihn nicht, weil sich durch weglassen die
> Resonanzbedingung ändert. Du kannst aber C19A und C19B parallel schalten
> anstelle sie wie im Schaltplan nach VCC und GND zu führen.

Ja, da gebe ich Dir recht und ich habe mich wohl falsch ausdrückt. C19 
kann man ja so dimensionieren, dass die Resonanzbedingung erfüllt ist 
und C19A somit überflüssig wird.