三、LLC拓扑电路

    1. LLC振荡电路结构组成

    图5是一种单谐振电容结构的LLC谐振电路。LLC振荡电路由振荡电容Cr、原边LP,漏磁电感Lr、激磁电感Lm和两个MOSFET管和副边两只半桥整流二极管组成。其中，Cr, Lr和Lr这三个元件因负载变化组成的振荡网络有两个：一个是由Cr与Lr组成的振荡网络，此振荡网络的振荡频率与负载无关；另一个是由Cr与Lm和Lr组成的振荡网络，此网络振荡频率与负载的轻重有关，通常负载越重，电路的谐振频率越高。

    单谐振电路结构的LLC谐振电路其实就是LRC串联振荡电路。其原理是：将变压器的次级和负载折合回初级回路，次级相当于LRC串联谐振变流器的子负载，故LLC转换器的工作频率与负载的功率需求有关。功率9求较高时，工作频率高；反之，控制环路会降低开关频率。若以fr表示LLC转换器的振荡频率，则可通过参数选择使其工作在五种振荡状态：一是振荡在fr1以下；二是直接谐振在fr1；三是高于fr1；四是振荡在fr2 ;五是在fr2之上振荡。LLC谐振电路的振荡频率计算公式如下：

半桥LLC振荡拓扑电路要求其LLC谐振网络振荡频率高于fr2，电路阻抗呈感性，原边所有电路等效为一只电感，从而实现原边两只主MOs开关管零电压导通（ZVS）和副边整流二极管零电流关断（ZVS）。采用这样的开关拓扑实现了初次级损耗最小，故它是一种具有高性价比、高能效和EMI性能优异的开关电源电路。

    2.LLC谐振电路工作过程

    在（t1, t2）区间，t=t1时。S2关断，谐振电流给S1的极间电容放电，直到s1的DS极上电压为零，这时S1的体二极管导通（SD极间），此阶段也使整流管D1导通，Lm上的电压被输出电压钳位。谐振电路的振荡元件由Lm和Cr参与，振荡网络处于感性状态，方便实现MOSFET管ZVS导通。

    在（t2, t3）区间，t=t2时。S1在零电压（ZVS）的条件下导通，此时电源通过S1,Lp,Cr给变压器原边Lp供电，Lp承受正向电压；D1继续导通，S2及D2截止，此时L：和C：参与谐振，而Lm不参与谐振。

    在（t3, t4）死区这段，t=t3时，S1仍然导通，而D1与D2处于关断状态，相当于副边空载反射到初级的R为无穷大，此时流过谐振电路的电流只有激磁电流，故Tr副边与电路脱开，此时Lm, Lr和Cr一起参与谐振。实际电路中，Lm大于Lr，因此在这个阶段可以认为激磁电流和谐振电流都保持不变。

    在（t4 , t5）期间，t=t4时，S1关断，谐振电流给S2的极间电容放电，直到S2上的电压为零，然后S2的体二极管导通。此阶段D2导通，Lm上的电压被输出电压钳位，因此只有Lr和Cr参与谐振。

    在（t5, t6）期间，当t=t5时，S2在零电压的条件下导通，Tr原边承受反向电压，D2继续导通，而S1和D1截止，此时仅Cr和Lr参与谐振，Lm上的电压被输出电压钳位，不参与谐振。

    在（t6, t7）期间，当t=t6时，S2仍然导通，而D1和D2处于关断状态，Tr副边与电路脱开，此时Lm, Lr和Cr一起参与谐振。实际电路中Lm大于Lr，因此在这个阶段可以认为激磁电流和谐振电流都保持不变。

以上是半桥LLC振荡开关电源基本工作过程的介绍．整个电路的工作过程可用图6来表示。

    LLC谐振网络需要两个磁性元件Lr和Lm。然而，在实际应用中，考虑到高频变压器实际结构，通常把磁性元件Lm和坤集成在一个变压器内，且利用变压器的漏感作为Lr，利用变压器的磁化电感作为Lm。这样一来，可以大大减少磁性元件数目。

[1] [2] [3]  下一页