详解LLC半桥谐振电路工作原理

时间:2019-4-10 分享到:

LLC半桥谐振电路中,根据这个谐振电容的不同联结方式,典型LLC谐振电路有两种连接方式,如下图1所示。不同之处在于LLC谐振腔的连接,左图采用单谐振电容(Cr),其输入电流纹波和电流有效值较高,但布线简单,成本相对较低;右图采用分体谐振电容(C1, C2),其输入电流纹波和电流有效值较低,C1和C2上分别只流过一半的有效值电流,且电容量仅为左图单谐振电容的一半。

详解LLC半桥谐振电路工作原理

LLC半桥谐振电路基本原理

LLC谐振变换的直流特性分为零电压工作区和零电流工作区。这种变换有两

个谐振频率。一个是Lr 和Cr的谐振点,另外一个谐振点由Lm, Cr以及负载条

件决定。负载加重,谐振频率将会升高。这两个谐振点的计算公式如下:

详解LLC半桥谐振电路工作原理

考虑到尽可能提高效率,设计电路时需把工作频率设定在fr1附近。其中,fr1为Cr,Lr串联谐振腔的谐振频率。当输入电压下降时,可以通过降低工作频

率获得较大的增益。通过选择合适的谐振参数,可以让LLC谐振变换无论是负载变化或是输入电压变化都能工作在零电压工作区。

总体来说LLC半桥谐振电路的开关动作和半桥电路无异,但是由于谐振腔的加入,LLC半桥谐振电路中的上下MOSFET工作情况大不一样,它能实现MOSFET零电压开通。其工作波形图如下:

详解LLC半桥谐振电路工作原理

上图为理想半桥谐振电路工作波形图;图中,Vgs1 和 Vgs2 分别是 Q1、Q2

的驱动波形,Ir为谐振电感Lr电感电流波形,Im为变压器漏感Lm电流波形,Id1和Id2分别是次级侧输出整流二级管波形,Ids1则为Q1导通电流。波形图根据不同工作状态被分成6个阶段,下面具体分析各个状态,LLC谐振电路工作情况:

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