开关电源设计之LLC变换器的工作原理

事先说明:其实本质上是对他人论文的说明,本质上是拾人牙慧,

LLC的意义

用谐振达到软启动的目的 ZCS(零电流导通)与ZVS(零电压导通)

所用参考论文

链接: https://kns.cnki.net/kcms/detail/detail.aspx?dbcode=CMFD&dbname=CMFD201701&filename=1016073004.nh&v=xcgovSlkUfiINLuL1WLjNQvtjlYTc0LakrHU54cXElMEs2zS%25mmd2FNmmdWlB3vxfySG5.

1442述
链接打不开去CNKI查 LLC谐振式DC/DC变换器的研究

谐振变换器的分类与区别

串联谐振 DC/DC 变换器

图为串联谐振变换器的拓扑结构,功率管 Q1、Q2 构成开关网络的逆变部分,Doss1、Doss2 为功率管 Q1、Q2 的体二极管实现谐振变换器中死区时间内的续流工作,Coss1、Coss2 为功率管 Q1、Q2 的输出寄生电容。Lr、Cr 分别为谐振槽路内的谐振电感和谐振电容,将逆变输出的方波电压谐振为近似正弦形式。将变压器副边的整流和负载部分等效折算到变压器原边则谐振网络和负载之间是串联关系,因此串联谐振变换器可以等效为一个串联分压电路。
在这里插入图片描述
当改变功率管 Q1、Q2 的开关频率时,流入谐振腔的逆变方波电压 Ua 的频率将发生变化,谐振腔内的阻抗参数也将发生变化,进而负载端的分压也将发生变化,实现了通过功率管开关频率的调节来改变输出电压。由于分压作用,负载电压只能获得输入电压的一部分,使得直流电压增益总是小于等于 1。当开关频率等于谐振频率 fr 时谐振腔内阻抗最低,输入电压基本全部加在负载上,此时获得最大直流电压增益近似等于 1。

并联谐振 DC/DC 变换器

原理差不多,直接看参考文献里的说明就行

串并联谐振 DC/DC 变换器

原理差不多,直接看参考文献里的说明就行,重点是谐振频率,先看下图
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
下图是不同工作频率下的,输入输出电压比例Q是输入输出电压比
在这里插入图片描述

我直接贴一个对比表,就算串并联DCDC变换器的工作频率与开关软启动的关系

频率 电压电流相位关系 软启动模式
fr2<fs<fr1 电流超前电压 ZCS
fs>fr1 电压超前于电流 ZVS

重点说明

本质上LLC就算通过固定占空比下调节频率方式(PFM, Pulse Frequency Modulation)来实现输出电压的调节,调节输入输出的都要比例。
其他两个功率管的PWM占空比均为50%

就是利用电容电感等被动元件形成电压与电流的错位,形成软启动

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