最近在做有關(guān)LLC的項(xiàng)目，不過我做的都是DCDC，而且輸入范圍比較寬，單級(jí)的LLC優(yōu)勢(shì)并不大，所以通常在前面加一級(jí)BUCK或BOOST用來保證輸入到后級(jí)LLC的是定電壓。現(xiàn)在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的兩種拓?fù)渚褪荘SFB和LLC了，這兩種拓?fù)涠寄軐?shí)現(xiàn)軟開關(guān)，軟開關(guān)的實(shí)現(xiàn)不僅能提高效率，最重要的是能很好的解決應(yīng)力問題。

要了解LLC，就要先了解軟開關(guān)。對(duì)于普通的拓?fù)涠裕陂_關(guān)管開關(guān)時(shí)，MOSFET 的DS 間的電壓與電流產(chǎn)生交疊，因此產(chǎn)生開關(guān)損耗。如下圖所示：

為了減小開關(guān)時(shí)的交疊，人們提出了零電流開關(guān)（ZCS)和零電壓開關(guān)(ZVS)兩種軟開關(guān)的方法。對(duì)于ZCS：使開關(guān)管的電流在開通時(shí)保持在零，在關(guān)斷前使電流降到零。對(duì)于ZVS:使開關(guān)管的電壓在開通前降到零在關(guān)斷時(shí)保持為零。

諧振變換器分為全諧振變換器，準(zhǔn)諧振變換器，零開關(guān)PWM 變換器和零轉(zhuǎn)換PWM 變換器。全諧振變換器的諧振元件一直諧振工作，而準(zhǔn)諧振變換器的諧振元件只參與能量變換的某一個(gè)階段，不是全程參與。零開關(guān)PWM 變換器是在準(zhǔn)諧振的基礎(chǔ)上加入一個(gè)輔助開關(guān)管，來控制諧振元件的諧振過程。零轉(zhuǎn)換PWM 變換器的輔助諧振電路只是在開關(guān)管開關(guān)時(shí)工作一段時(shí)間，其它時(shí)間則停止工作。

全諧振變換器主要由開關(guān)網(wǎng)絡(luò)和諧振槽路組成，它使得流過開關(guān)管的電流變?yōu)檎叶皇欠讲ǎ缓笤O(shè)法使開關(guān)管在某一時(shí)刻導(dǎo)通，實(shí)現(xiàn)零電壓或零電流開關(guān)。

對(duì)于LLC 而言，通常讓開關(guān)管在電流為負(fù)時(shí)導(dǎo)通。在導(dǎo)通前，電流從開關(guān)管的體內(nèi)二極管流過，開關(guān)管D-S 之間電壓被箝位在0V（忽略二極管壓降），此時(shí)開通二極管，可以實(shí)現(xiàn)零電壓開通；在關(guān)斷前，由于D-S 間的電容電壓為0v 而且不能突變，因此也近似于零電壓關(guān)斷。

從上面的分析可以看出，要實(shí)現(xiàn)零電壓開關(guān)，開關(guān)管的電壓必須滯后于電流。因此必須使諧振槽路始終工作在感性狀態(tài)。

對(duì)于LLC，其變壓器可以等效為激磁電感與理想變壓器的并聯(lián)。當(dāng)工作在重載的情況下的時(shí)候，由漏感，諧振電容和負(fù)載構(gòu)成串聯(lián)諧振回路。

諧振頻率為:

當(dāng)LLC 工作在空載的時(shí)候，由漏感，激磁電感和諧振電容構(gòu)成串聯(lián)諧振回路。

諧振頻率為：

從上面我們可以看到在空載時(shí)的諧振頻率要低于帶載時(shí)的諧振頻率。從其本質(zhì)上看，LLC 電路實(shí)際上就是有兩個(gè)諧振點(diǎn)的串聯(lián)諧振電路。

對(duì)于諧振電路而言，要使其呈現(xiàn)感性狀態(tài)，必須使外加激勵(lì)的頻率高于諧振頻率。

因此對(duì)于LLC，其最小開關(guān)頻率不能低于fR2. 從開關(guān)頻率與諧振頻率的關(guān)系來看，LLC的工作狀態(tài)分為fs=fR1, fs>fR1,fR2

LLC 變換器最關(guān)鍵的LLC 諧振槽路的設(shè)計(jì)。對(duì)于半橋網(wǎng)絡(luò)，只提供一個(gè)頻率可變，50%占空比的方波激勵(lì)。對(duì)于理想變壓器和輸出整流網(wǎng)絡(luò)，其增益是固定不變的。因此為了更好的研究LLC 諧振槽路的特性及設(shè)計(jì)，我們需要簡(jiǎn)化LLC 諧振槽路的輸入輸出模型。對(duì)于諧振槽路，起主導(dǎo)作用的是激勵(lì)的基波成分。因此我們用基波等效（FHA)來等效輸入模型。

一般來說，LLC 諧振拓?fù)浒ㄈ糠郑讲òl(fā)生器，諧振網(wǎng)絡(luò)和整流器網(wǎng)絡(luò)。

我們的設(shè)計(jì)工作主要是在諧振網(wǎng)絡(luò)，諧振網(wǎng)絡(luò)可以過濾掉高次諧波電流。

因此，即使方波電壓作用于諧振網(wǎng)絡(luò)，基本上也只有正弦電流流經(jīng)諧振網(wǎng)絡(luò)。諧振電流滯后于施加于諧振網(wǎng)絡(luò)的電壓，也就是說方波電壓的基波施加到半橋上，這允許零電壓開啟原邊開關(guān)管。LLC的諧振網(wǎng)絡(luò)可以等效成下圖。

Req 為折算到原邊的負(fù)載，其值為：

該網(wǎng)絡(luò)的品質(zhì)因數(shù)為：

可推導(dǎo)出Cr、Lr 的串聯(lián)等效阻抗Zr 為：

諧振網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗為：

交流等效電路的傳遞函數(shù)H(s)為：

令k=Lr/Lm,fn=f/fr，可得到：

最后可得到變換器的直流輸出增益為：

根據(jù)上面的歸一化增益公式，我們可以得到不同的Q 對(duì)應(yīng)的增益曲線，也就是平常所熟知的Q 值曲線。

從曲線上可以看到：

1、對(duì)應(yīng)于不同的Q 值曲線，其曲線頂點(diǎn)的右側(cè)為ZVS 區(qū)域，左側(cè)為ZCS 區(qū)域。

2、所有的Q 值曲線在諧振頻率處的增益為1.也就是說在fs=fr1 這一點(diǎn)，LLC 變化器的工作狀態(tài)與負(fù)載無關(guān)。這也正是我們所希望的。通常情況下我們將這一點(diǎn)選定為正常輸入電壓時(shí)的工作點(diǎn)。但是由于線路壓降等原因，實(shí)際中不太可能剛好工作在這一點(diǎn)。

我們?nèi)绾稳ダ斫膺@個(gè)Q 值曲線呢？

當(dāng)我們的輸入和輸出電壓固定的時(shí)候，并且變壓器變比固定的時(shí)候，根據(jù)上面的公式，我們是可以得到一個(gè)固定的我們所需要的諧振槽路的增益M。當(dāng)對(duì)應(yīng)于某一個(gè)輸入電壓時(shí)，我們需要諧振槽路提供的增益為Mx.我們可以在Q 值曲線上畫一條Mx 的直線，Mx 這條直線和Q 值曲線相交的點(diǎn)，就是LLC 在不同負(fù)載下的工作點(diǎn)。

從圖上我們可以看到，當(dāng)負(fù)載增大時(shí)，Q 值也增大，Q 值曲線左移，Q 值曲線與Mx 相交點(diǎn)的頻率是降低的。因此我們可以看到當(dāng)負(fù)載增加的時(shí)候，LLC 的工作頻率是減小的。從物理意義上來講，當(dāng)負(fù)載阻抗Req 減小的時(shí)候，Lr 與Cr 構(gòu)成的串聯(lián)諧振回路上的阻抗也要減小，以維持Req 上得到的分壓不變。只有通過降低頻率才能使Lr 和Cr 構(gòu)成的串聯(lián)阻抗減小。因此，當(dāng)負(fù)載加重時(shí)，LLC 的開關(guān)頻率是減小的；當(dāng)負(fù)載減輕的時(shí)候，LLC的開關(guān)頻率是增大的。

從上面的分析我們可以看到，當(dāng)輸入輸出電壓，負(fù)載以及變壓器變比確定的時(shí)候，LLC 的開關(guān)頻率就確定了，也就是LLC 的工作點(diǎn)是確定的了。