原创 LLC转换器的基本结构和工作特点

 2022-10-19 16:25  2404 9 9 分类: 电源/新能源

LLC转换器的基本结构

图1为LLC转换器的基本电路图。之所以称之为“LLC转换器”，是因其由电感Lr、Lm和电容Cr组成了串联电路。Lr是谐振用的电感，Lm是变压器的励磁电感，Cr是谐振用的电容。
变压器的电感分量主要是励磁电感Lm和漏感Ll，通常，LLC转换器中经常使用该漏感Ll作为谐振用的电感Lr。此外，由于二次侧使用的二极管是ZCS工作而不会产生反向恢复损耗。因此，可以通过选用正向电压VF较低的二极管来降低损耗。

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・LLC转换器具有由电容C和两个电感L组成的串联电路。

・由于二次侧使用的二极管是ZCS工作，因此不会产生反向恢复损耗。

・因此，可以通过选用正向电压VF较低的二极管来降低损耗。

LLC转换器的工作特点

在下面的表格中，汇总了当着眼于上面中给出的基本电路的一次侧MOSFET时，LLC转换器的优缺点。LLC转换器通过部分谐振方式实现ZVS工作，部分谐振方式是使用激励电流对MOSFET的输出电容Coss进行充电和放电。这样可以减少开关损耗，从而可以减小MOSFET封装和散热器的尺寸。

优点	缺点
电路采用桥式结构，因此MOSFET的漏-源电压VDS受电源电压限制。导通时基本上是ZVS工作，因此可以降低开关损耗。可以减少开关损耗，因此可以减小封装和散热器的尺寸。	受失谐影响，MOSFET中会流过直通电流，开关损耗会增加。在最坏的情况下，MOSFET可能会损坏。

LLC转换器使用可以改变MOSFET开关频率fsw的脉冲频率调制（PFM）方式来控制输出电压。这种电路方式具有两个谐振频率（用Lr、Lm和Cr符号通过公式（1）和（2）表示），并且电路工作会根据开关频率的设置而变化。

f_0=1/(2π√(L_r C_r ))　・・・・・・・・（1）f_m=1/(2π√((L_r+L_m ) C_r ))　・・・・・・・・（2）

图2是增益—频率特性图。根据开关频率和直流增益，该图被分为三个工作区域。

LLCコンバータの動作の特徴。LLCコンバータのゲイン-周波数特性のグラフ。
图2. LLC转换器的增益—频率特性图

下表中分别介绍了每个区域。

区域（1）	感性负载区。通过使用了励磁电流的部分谐振方式来实现ZVS工作。
区域（2）	ZVS工作同区域（1）。由于在该区域中G>1，因此会进行升压工作。通常LLC转换器会使用该区域。
区域（3）	容性负载区。不是ZVS工作，而是ZCS工作。由于MOSFET关断时电流沿负向流动，因此电流会流过MOSFET的体二极管，而体二极管的反向恢复特性导致的直通电流会流入相对桥臂，从而造成导通损耗增加。

・虽然LLC转换器的优点是开关损耗低，但受失谐的影响，开关损耗可能会增加，并且可能会导致MOSFET损坏。

・LLC转换器使用PFM方式来控制输出电压。由于LLC的增益频率特性具有两个谐振频率，因此根据fsw被分为三个工作区域。

来源：techclass.rohm

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