LLC串联谐振工作原理与电路特征

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LLC串联谐振工作原理与电路特征

LLC串联谐振MOSFET电容

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电容（Capacitance）亦称作“电容量”，是指在给定电位差下的电荷储藏量，记为C，国际单位是法拉（F）。一般来说，电荷在电场中会受力而移动，当导体之间有了介质，则阻碍了电荷移动而使得电荷累积在导体上，造成电荷的累积储存，储存的电荷量则称为电容。

电容是指容纳电场的能力。任何静电场都是由许多个电容组成，有静电场就有电容，电容是用静电场描述的。一般认为：孤立导体与无穷远处构成电容，导体接地等效于接到无穷远处，并与大地连接成整体。

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电容（或称电容量）是表现电容器容纳电荷本领的物理量。电容从物理学上讲，它是一种静态电荷存储介质，可能电荷会永久存在，这是它的特征，它的用途较广，它是电子、电力领域中不可缺少的电子元件。主要用于电源滤波、信号滤波、信号耦合、谐振、滤波、补偿、充放电、储能、隔直流等电路中。

LLC谐振半桥工作原理

上图分别给出了 LLC 谐振变换器的电路图和工作波形。图1中包括两个功率 MOSFET（S1 和S2），其占空比都为0.5；谐振电容 Cs，副边匝数相等的中心抽头变压器 Tr，Tr 的漏感Ls，激磁电感 Lm，Lm 在某个时间段也是一个谐振电感，因此，在 LLC谐振变换器中的谐振元件主要由以上3个谐振元件构成，即谐振电容 Cs，电感 Ls 和激磁电感 Lm；半桥全波整流二极管 D1 和 D2，输出电容 Cf。LLC 变换器的稳态工作原理如下：

（1）（t1，t2）当t=t1 时，S2 关断，谐振电流给S1的寄生电容放电，一直到S1上的电压为零，然后S1 的体内二级管导通。此阶段D1导通，Lm上的电压被输出电压钳位，因此，只有Ls和Cs参与谐振。

（2）（t2，t3）当t=t2 时，S1在零电压的条件下导通，变压器原边承受正向电压；D1继续导通，S2及D2 截止。此时 Cs和Ls参与谐振，而Lm不参与谐振。

（3）（t3，t4）当t=t3 时，S1仍然导通，而 D1与D2 处于关断状态，Tr 副边与电路脱开，此时Lm，Ls和 Cs 一起参与谐振。实际电路中 Lm>>Ls,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。

（4）（t4，t5）当t=t4 时，S1关断，谐振电流给S2的寄生电容放电，一直到S2上的电压为零，然后S2 的体内二级管导通。此阶段 D2 导通，Lm 上的电压被输出电压钳位，因此，只有 Ls 和Cs 参与谐振。

（5）（t5，t6）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 Cs和Ls 参与谐振，Lm上的电压被输出电压箝位，而不参与谐振。

（6）（t6，t7）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，Ls和Cs 一起参与谐振。实际电路中Lm>>Ls，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。

LLC串联谐振电路

LLC串联谐振电路，根据电路原理，电感电容串联或并联可以构成谐振电路，使得在电源为直流电源时，电路中得电流按照正弦规律变化。由于电流或电压按正弦规律变化，存在过零点，如果此时开关器件开通或关断，产生的损耗就为零。下边就分析目前所使用的LLC谐振半桥电路。基本电路如下图所示：

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其中Cr，Lr，Lm构成谐振腔（Resonant?tank），即所谓的LLC，Cr起隔直电容的作用，同时平衡变压器磁通，防止饱和。

LLC串联谐振电路特征

（1）变频控制

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（2）固定占空比50％

（3）在开关管轮替导通之间存在死区时间（Dead?Time），因此Mosfet可以零电压开通（ZVS）,二次侧Diode可以零点流关断，因此二极管恢复损耗很小

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（4）高效率，可以达到92％+

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（5）较小的输出涟波，较好的EMI

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谢谢啦