LLC谐振变换器的工作原理

LLC谐振变换器电路原理图

上图所示为LLC谐振变换器的工作原理图，由图中我们知道LLC即为谐振槽参数：谐振电感Lr，谐振电容Cr，激磁电感Lm；其中，谐振电感和激磁电感都可以整合到变压器T中；理想的LLC谐振变换器工作波形如下图所示：

过谐振

如上图所示为过谐振阶段，蓝色和绿色为驱动信号，红色为谐振电流；该阶段开关频率fs高于谐振频率fr，所有开关均为软开通；

谐振点

上图所示为谐振点，该阶段的开关频率fs等于谐振频率fr，所有开关均为软开关；此时谐振电流为理想的正弦波，所用LLC增益表达式也是在此基础上推导出；

欠谐振

上图所示为LLC谐振变换器的欠谐振阶段，该阶段开关频率fs小于谐振频率fr，开关频率低于一定值时会进入容性区，容性区内开关开通为硬开通，故在设计时应注意最小开关频率的把控；

当负载较轻，输出电压相对较低，LLC谐振变换器会工作在过谐振状态，此时开关频率会变的很高，理想的LLC增益曲线如下所示：

理想LLC谐振变换器增益曲线

但是考虑到实际情况，变压器设计会存在寄生电容Cp，副边整流桥也会存在寄生电容Coss，如下图所示：

考虑寄生参数

此时LLC谐振变换器工作在欠谐振的平台阶段会存在高频震荡，如下图所示：

考虑寄生参数的欠谐振过程

从上图中我们能看出，在欠谐振平台阶段(LLC谐振阶段)出现了高频震荡，该震荡产生原因是变压器副边寄生电容等效到原边和谐振槽参数共同谐振导致的，此时的等效电路如下图所示：由于在高频时Cp的阻抗远小于Lm，高频震荡的频率近似为Cr、Lr、Cp的谐振频率；

高频震荡的等效电路

同时，寄生电容Cp还会产生其他的不利影响，当考虑Cp时在低压轻载输出时，LLC增益曲线不再是理想的单调曲线，在频率高到一定值后，增益曲线会发生上翘，如下图所示：

考虑寄生电容的增益曲线

考虑寄生电容增益曲线如上图所示，其中，红色为不考虑寄生电容增益曲线，蓝色为考虑寄生电容增益曲线；从图中可以看出，由于寄生电容的存在，增益曲线不在单调，这给LLC谐振变换器的控制带来困难，常用的解决办法是在增益上翘时引入burst mode控制方式；