LLC谐振变换器构
输入电压 → 半桥/
桥开关 → LLC谐振网络（Lr、Cr、Lm） → 变压器 → 整流 → 输出
- Lr：谐振电感
- Cr：谐振电容
- Lm：变压器励磁电感（参与谐振）
工作原理
1. 开关频率（fs）接近谐振频率（fr）时，谐振网络呈现低阻抗，能量高效传递。
2. 当fs > fr：电感特性主导，实现ZVS。
3. 当fs < fr：电容特性主导，实现ZCS。
增益特性
LLC的电压增益随频率变化呈“钟形曲线”，适合宽输入电压范围应用（如90V~264V AC输入）。
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4. 谐振电路设计要点
(1) 谐振参数计算
- 谐振频率：
\[
f_r = \frac{1}{2\pi\sqrt{L_r C_r}}
\]
- 品质因数（Q值）影响效率与带宽，需权衡选择。
(2) 开关器件选型**
- MOSFET需低栅极电荷（Qg）以降低驱动损耗。
- 超快恢复二极管或同步整流用于输出级。
(3) 控制策略
- 变频控制（VCO）：调整开关频率以调节输出电压。
- 脉冲频率调制（PFM）：轻载时降低频率以提高效率。
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5. 常见问题与解决
| 问题 | 原因 | 解决方案 |
|---------------------|-----------------------|-----------------------|
| 无法实现ZVS | 死区时间不足或Lr太小 | 增加死区时间或Lr值 |
| 输出电压不稳 | Q值过高或负载突变 | 优化反馈环路或加入缓启动 |
| 谐振电流过大 | Cr或Lr参数不匹配 | 重新计算谐振参数 |
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6. 实际应用案例
- PC电源（80Plus钛金）：LLC谐振+同步整流，效率>95%。
- 电动汽车充电桩：高频LLC降低体积与损耗。
- 无线充电：LC串联谐振实现能量传输。
7. 总结
谐振电路通过软开关技术显著提升开关电源的效率与功率密度，尤其适合高频、高功率场景。设计时需精准计算谐振参数，并匹配控制策略。LLC因其宽输入范围和高效特性，已成为现代高端电源的主流选择。