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：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，藍色和綠色為驅動信號，紅色為諧振電流；該階段開關頻率fs高于諧振頻率fr，所有開關均為軟開通；

諧振點

上圖所示為諧振點，該階段的開關頻率fs等于諧振頻率fr，所有開關均為軟開關；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上推導出；

欠諧振

上圖所示為LLC諧振變換器的欠諧振階段，該階段開關頻率fs小于諧振頻率fr，開關頻率低于一定值時會進入容性區，容性區內開關開通為硬開通，故在設計時應注意最小開關頻率的把控；

當負載較輕，輸出電壓相對較低，LLC諧振變換器會工作在過諧振狀態，此時開關頻率會變的很高，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

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)出現了高頻震蕩，該震蕩產生原因是變壓器副邊寄生電容等效到原邊和諧振槽參數共同諧振導致的，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還會產生其他的不利影響，當考慮Cp時在低壓輕載輸出時，LLC增益曲線不再是理想的單調曲線，在頻率高到一定值后，增益曲線會發生上翹，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，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；