LLC含有電感、電容和電阻元件的單口網(wǎng)絡(luò)，可通過控制開關(guān)頻率(頻率調(diào)節(jié))來實現(xiàn)輸出電壓恒定的諧振，優(yōu)點是通過軟開關(guān)技術(shù)，可以降低電源的開關(guān)損耗，提高功率變換器的效率和功率密度。

LLC有哪些特點?

1. LLC 轉(zhuǎn)換器可以在寬負載范圍內(nèi)實現(xiàn)零電壓開關(guān)。

2. 能夠在輸入電壓和負載大范圍變化的情況下調(diào)節(jié)輸出，同時開關(guān)頻率變化相對很小。

3. 采用頻率控制，上下管的占空比都為50%.

4. 減小次級同步整流MOSFET的電壓應(yīng)力，可以采用更低的電壓MOSFET從而減少成本。

5. 無需輸出電感，可以進一步降低系統(tǒng)成本。

6. 采用更低電壓的同步整流MOSFET, 可以進一步提升效率。空氣凈化器系統(tǒng)(MOS管實戰(zhàn)設(shè)計)上

LLC半橋

電路中，可控MOS管Q1和Q2串聯(lián)，組成半橋。每個MOS管，都內(nèi)置有方向并聯(lián)二極管、同時在漏極和源極有一個等效電容(其實高頻特性下，MOS管的每個引腳之間都有一個等效電容)。電容Cr和電感Lr、和變壓器T1的原邊電感Lm構(gòu)成了一個LLC諧振電路。變壓器T1的副邊，經(jīng)過二極管D1和二極管D2，整流后得到為負載供電。電容Cout主要起濾波作用?？諝鈨艋飨到y(tǒng)(MOS管實戰(zhàn)設(shè)計)下

LLC全橋

全橋LLC與半橋LLC的區(qū)別：

變壓器匝數(shù)比比半橋增大一倍;反激開關(guān)電源變壓器設(shè)計及調(diào)試

Lr、Lm是半橋的4倍，Cr是半橋的1/4—保證Q值不變;

需要隔離驅(qū)動;

變壓器匝數(shù)變多，線徑變小;

MOSFET數(shù)量由2個變?yōu)?個—在低壓大電流時，半橋LLC也需要用4個;都用4個MOSFET時，二者損耗相當(dāng);

全橋LLC整體電流應(yīng)力小;

LLC應(yīng)用

最佳應(yīng)用：輸入高壓400V左右，輸出50V左右

前級接PFC時，電壓較為穩(wěn)定，多數(shù)時間在諧振區(qū)附近工作;

MOSFET的Rds適當(dāng)，驅(qū)動難度不大;

電感、變壓器便于設(shè)計;

二極管可用肖特基二極管;

諧振電容適當(dāng)。元器件與電磁兼容

磁集成：600W以內(nèi)

磁芯和變壓器骨架難選，但線繞工藝簡單;

漏感和勵磁電感比例不能精確控制，但影響不大。

高端應(yīng)用

工頻紋波大是一個很突出的問題;

副邊同步整流也是一個難點;

工作頻率高時增益反轉(zhuǎn)現(xiàn)象。

車載充電機(OBC)產(chǎn)品采用LLC諧振電路，擁有高效率、高功率密度等核心優(yōu)勢。

迪龍新能源專注于車載充電機、車載DC/DC變換器和車載集成一體機的研發(fā)、生產(chǎn)與銷售，是全球知名的車載電源供應(yīng)商。

本文就LLC的一些關(guān)鍵問題做了解答，如LLC為何要工作在感性區(qū)域，以及LLC分體諧振電容有什么優(yōu)缺點等。

一、LLC為何要工作在感性區(qū)域?

任何一個網(wǎng)絡(luò)都是呈現(xiàn)感性、容性和純阻性三種狀態(tài)，對于LLC網(wǎng)絡(luò)而言同樣存在以上三種狀態(tài)，根據(jù)輸入及負載變化由容性阻性感性而變化。

工作在純阻性區(qū)域是我們理想的工作狀態(tài)，因為阻性網(wǎng)絡(luò)的品質(zhì)因素最高，網(wǎng)絡(luò)特性最好;

工作在容性區(qū)域的話電流超前于電壓，對于前級開關(guān)管而言容易實現(xiàn)ZCS關(guān)斷，這個區(qū)域比較適合IGBT;

工作在感性區(qū)域的話電壓超前于電流，對于前級開關(guān)管而言容易實現(xiàn)ZVS開通，這個區(qū)域比較適合MOSFET;

對于中小功率電源而言普遍使用MOSFET，因此常規(guī)LLC拓撲開關(guān)電源選擇工作于感性區(qū)域。

二、ZVS1和ZVS2各有什么優(yōu)缺點，如何選擇?

LLC網(wǎng)絡(luò)存在兩個電感一個電容，也就是說存在兩個諧振點，一個是Lr和Cr的諧振點，另一個諧振點由Lm，Cr以及負載條件決定。負載加重，諧振頻率將會升高。

在整個感性區(qū)域都能實現(xiàn)ZVS，在ZVS1區(qū)不能實現(xiàn)次級整流管的ZCS關(guān)斷，存在反向恢復(fù)問題;在ZVS2區(qū)可以實現(xiàn)次級整流管的ZCS關(guān)斷，不存在反向恢復(fù)問題。

因此對于選擇網(wǎng)絡(luò)工作于ZVS1還是ZVS2區(qū)域有不同看法。

從理論上來講工作于ZVS2區(qū)域效率高于ZVS1區(qū)，越接近于諧振點的工作點效率越高，同時兼顧短路性能等問題，建議工作點選擇略大于諧振點(基于LLC短路問題靠增加頻率來提高網(wǎng)絡(luò)的等效阻抗來保護這一特性)。

三、LLC初級MOSFET是ZVS關(guān)斷還是ZCS關(guān)斷?

LLC工作在感性區(qū)域，因此開通是ZVS，但關(guān)斷既不是ZVS也不是ZCS，是硬開關(guān)關(guān)斷，損耗不可避免，但對于MOSFET而言，開通損耗相對關(guān)斷損耗大很多，對于LLC的ZVS而言是指開通時刻的ZVS，因此可以大大降低開關(guān)損耗。

四、為何計算LLC匝比的時候要用母線電壓的一半?

我們計算反激或者正激電路時都是使用母線電壓來設(shè)計匝比，但是LLC為何只使用母線電壓的一半來計算匝比呢?

在LLC上管開通的半個周期內(nèi)母線給LLC網(wǎng)絡(luò)輸入能量，這個能量一部分直接傳遞給輸出，另一部分儲存在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，在下管開通的半個周期內(nèi)，依靠諧振電容和諧振電感輸出能量。

所以只有上半個周期母線給網(wǎng)絡(luò)輸入了能量，即時間的利用率是一半，等效于輸入電壓的利用率為1/2。

五、LLC分體諧振電容有什么優(yōu)缺點?

LLC半橋諧振電路中，根據(jù)這個諧振電容的不同聯(lián)結(jié)方式，典型LLC諧振電路有兩種連接方式，不同之處在于LLC諧振腔的連接。

左圖采用單諧振電容Cr，其輸入電流紋波和電流有效值較高，但布線簡單，成本相對較低;

右圖采用分體諧振電容C1、C2，其輸入電流紋波和電流有效值較低，C1和C2上分別只流過一半的有效值電流，且電容量僅為左圖單諧振電容的一半。

比較而言，分體諧振優(yōu)勢不大。

六、LLC獨立諧振電感和集成諧振電感各有什么優(yōu)缺點?

先說說集成諧振電感的方式，這種方式是利用變壓器初級漏感來做諧振電感的，優(yōu)點是體積小、成本低，缺點是漏感很難控制，和變壓器繞法，初級匝數(shù)存在著緊密的聯(lián)系，因此諧振參數(shù)不好調(diào)節(jié)，性能難做到最優(yōu)。

獨立諧振電感的方式是通過外置一個諧振電感，同時控制主變壓器的漏感在很小的范圍內(nèi)，這樣做的優(yōu)點是容易調(diào)節(jié)諧振電感與勵磁電感低比例，優(yōu)化起來更靈活，容易調(diào)節(jié)到一個理想狀態(tài)，缺點是增加了一個諧振電感增加體積，布線難度和成本增加。

因此一般功率較小的電源都更愿意使用集成諧振電感，成本相對較低，性能要求不是很苛刻;功率大的更愿意使用外置諧振電感，性能容易優(yōu)化。

七、LLC的開關(guān)管能否直接并聯(lián)?

彌勒電容Cgd對于MOSFET而言是寄生于柵極和漏極之間的電容，對于硬開關(guān)電路而言，驅(qū)動電流對Cgs和Cgd充電，并且開始開通，而在開通過程中，Vds電壓下降，所以Cgd開始放電，故此時需較大的驅(qū)動電流要對Cgd充電，這會導(dǎo)致驅(qū)動電壓波形出現(xiàn)一個短暫的平臺，所謂的米勒平臺。

關(guān)斷的時候，DS電壓急劇上升，DG電容會流過電流對GS電容充電，引起二次導(dǎo)通。

要消除開通時刻的彌勒效應(yīng)，在開關(guān)管即將開通的時刻DS電壓為零，即ZVS。

LLC電源的優(yōu)點包括：

低成本、高可靠性：LLC電路因其設(shè)計和制造工藝，能夠在保證性能的同時提供較低的成本和較高的可靠性

EMI性能良好：由于其獨特的結(jié)構(gòu)和設(shè)計，LLC電源具有良好的電磁干擾(EMI)性能。

功率密度高：在開關(guān)電路設(shè)計中，LLC電路通常與PFC電路結(jié)合使用，這樣可以減小高壓濾波電容的容量，減少元器件用量，并提高功率密度。

高效率：LLC架構(gòu)的工作頻率高，損耗小，使得其在高頻和高功率密度設(shè)計中表現(xiàn)出色。

體積小：LLC架構(gòu)的設(shè)計使其在相同功率下相比其他技術(shù)擁有更小的體積。

適用于多種應(yīng)用：無論是固定電壓輸出的場合還是多路輸出的大功率快充設(shè)備，LLC架構(gòu)都能找到合適的應(yīng)用場景。

易于集成：由于其模塊化的設(shè)計，LLC電源可以方便地進行集成，簡化系統(tǒng)設(shè)計。

良好的溫度穩(wěn)定性：LLC電源在實際應(yīng)用中表現(xiàn)出的溫度穩(wěn)定性較好，有助于維持穩(wěn)定的工作效率。

支持GaN開關(guān)元件：隨著碳化硅二極管的普及，LLC架構(gòu)配合GaN開關(guān)元件可以有效降低驅(qū)動開銷，進一步提升效率和工作頻率。