LLC諧振變換器的工作原理

LLC諧振變換器電路原理圖

上圖所示為LLC諧振變換器的工作原理圖，由圖中我們知道LLC即為諧振槽參數(shù)：諧振電感Lr，諧振電容Cr，激磁電感Lm；其中，諧振電感和激磁電感都可以整合到變壓器T中；理想的LLC諧振變換器工作波形如下圖所示：

過諧振

如上圖所示為過諧振階段，藍色和綠色為驅(qū)動信號，紅色為諧振電流；該階段開關(guān)頻率fs高于諧振頻率fr，所有開關(guān)均為軟開通；

諧振點

上圖所示為諧振點，該階段的開關(guān)頻率fs等于諧振頻率fr，所有開關(guān)均為軟開關(guān)；此時諧振電流為理想的正弦波，所用LLC增益表達式也是在此基礎(chǔ)上推導(dǎo)出；

欠諧振

上圖所示為LLC諧振變換器的欠諧振階段，該階段開關(guān)頻率fs小于諧振頻率fr，開關(guān)頻率低于一定值時會進入容性區(qū)，容性區(qū)內(nèi)開關(guān)開通為硬開通，故在設(shè)計時應(yīng)注意最小開關(guān)頻率的把控；

當(dāng)負載較輕，輸出電壓相對較低，LLC諧振變換器會工作在過諧振狀態(tài)，此時開關(guān)頻率會變的很高，理想的LLC增益曲線如下所示：

理想LLC諧振變換器增益曲線

但是考慮到實際情況，變壓器設(shè)計會存在寄生電容Cp，副邊整流橋也會存在寄生電容Coss，如下圖所示：

考慮寄生參數(shù)

此時LLC諧振變換器工作在欠諧振的平臺階段會存在高頻震蕩，如下圖所示：

考慮寄生參數(shù)的欠諧振過程

從上圖中我們能看出，在欠諧振平臺階段(LLC諧振階段)出現(xiàn)了高頻震蕩，該震蕩產(chǎn)生原因是變壓器副邊寄生電容等效到原邊和諧振槽參數(shù)共同諧振導(dǎo)致的，此時的等效電路如下圖所示：由于在高頻時Cp的阻抗遠小于Lm，高頻震蕩的頻率近似為Cr、Lr、Cp的諧振頻率；

高頻震蕩的等效電路

同時，寄生電容Cp還會產(chǎn)生其他的不利影響，當(dāng)考慮Cp時在低壓輕載輸出時，LLC增益曲線不再是理想的單調(diào)曲線，在頻率高到一定值后，增益曲線會發(fā)生上翹，如下圖所示：

考慮寄生電容的增益曲線

考慮寄生電容增益曲線如上圖所示，其中，紅色為不考慮寄生電容增益曲線，藍色為考慮寄生電容增益曲線；從圖中可以看出，由于寄生電容的存在，增益曲線不在單調(diào)，這給LLC諧振變換器的控制帶來困難，常用的解決辦法是在增益上翹時引入burst mode控制方式；