第75讲 LC谐振(1)【电路--清华--于歆杰老师 好哥哥的】电路原理分析

精彩内容：

和传统脉宽调制（PWM）电源转换器不同的是，谐振转换器通过频率调制来调节输出电压。因此，谐振转换器的设计方法也与PWM转换器的设计方法有所差异。

在各种类型的谐振转换器中，图1的LLC串联谐振转换器（LLC-SRC）格外引人瞩目，因为它有更强的输出调节功能、更小的循环电流和更低的电路成本。

图1：具有交流（AC）输入/输出电压的LLC-SRC

串联谐振特性允许直流（DC）/DC LLC-SRC中的开关网络（如图2所示）拥有很宽范围的零电压开关（ZVS）；因此，LLC-SRC能在前端电源应用中轻松实现超过94％的效率，并能在高开关频率下运行。

图2：LLC谐振半桥转换器

和PWM转换器的设计过程相似，当设计LLC-SRC时，第一个步骤是选择满负载情况下所需的工作频率。剩下的步骤就不同了，因为谐振转换器里没有占空比因数。在LLC-SRC中占空比保持不变，是50％，非常理想。图3展示了LLC-SRC的设计流程图（来自TI电源设计研讨会主题“设计LLC谐振半桥电源转换器”）。

图3：LLC谐振半桥变换器设计流程图

注意，Mg是DC电压增益，Ln是Lm和Lr的比，而品质因数则可用方程式1来诠释：

此外，fn是标准化频率，用fn = fsw/fo来诠释，其中

Mg/Qe和Mg/fn图表中的增益曲线是由图1所示的LLC谐振槽路（它也是LLC谐振半桥转换器的线性化电路）衍生而来的。

图3提供了LLC谐振半桥转换器的简单电路参数选择过程。通过检查增益曲线上的fn_min、fn_max位置，您就能设计出在所有输入条件下开关网络上均具有ZVS的高效LLC谐振半桥变换器。

当设计LLC谐振半桥变换器时，请谨记：

l 任何时候，在Mg/fn图表中fn_min都需要高于增益曲线的脊线。这是为确保金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）能保持ZVS状态。

l LLC-SRC的效率只能在一个操作点进行优化。当fsw= fo时，串联Lr和Cr变成零阻抗状态（图4）；该转换器在那个点具有最高的效率。您需要决定自己想优化的线路/负载条件，并确保您的开关频率在那样的条件下是谐振频率。

其它资源

l在TI电源设计研讨会论文中查找LLC-SRC设计和优化方面的更多信息。

l 阅读笔者以前所写关于LLC转换器的博客。

l 开始了解LLC串联谐振转换器设计

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