LLC諧振變換器因其能夠在寬輸入和負(fù)載變化下工作而在工業(yè)應(yīng)用中獲得很多關(guān)注。在傳統(tǒng)的PWM轉(zhuǎn)換器中，功率開關(guān)以硬開關(guān)模式工作，具有高開關(guān)損耗和電磁干擾(EMI)。但在LLC諧振變換器中，開關(guān)管可以通過零電壓開關(guān)(ZVS)導(dǎo)通，輸出整流二極管也可以通過零電流開關(guān)(ZCS)關(guān)閉，從而最大限度地減少損耗。因此高頻、高功率密度、高效率變換器變得可行。

　　LLC工作原理

　　要想理解LLC工作原理，首先要知道什么是諧振。

　　當(dāng)電容器與電感器串聯(lián)連接時(shí)，它們的阻抗會(huì)被抵消。在低頻時(shí)，它就像一個(gè)電容。在高頻率下，它就像一個(gè)電感。在頻率 為1比根號(hào)下LC時(shí)，阻抗是0，相當(dāng)于短路，這是定義電路發(fā)生了諧振。

　　全橋 LLC 諧振變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖所示，圖中，Q1-Q4為主功率開關(guān)管， D1-D4， C1-C4 為開關(guān)管的體二極管與寄生電容， T 為主功率變壓器， DR1 和 DR2 為輸出整流二極管，諧振電感 Lr，諧振電容 Cr 和勵(lì)磁電感 Lm 組成 LLC 諧振變換器的諧振網(wǎng)絡(luò)。

　　由諧振電路的拓?fù)湮覀兛梢钥吹剿袃蓚€(gè)電感，相對(duì)應(yīng)的也就會(huì)由兩個(gè)諧振頻率。一個(gè)是諧振電感Lr 和諧振電容 Cr 的諧振頻率 fr，另一個(gè)是 Lm 和 Lr， Cr 形成的諧振頻率 fm。

　　根據(jù)開關(guān)頻率 fs與諧振頻率 fr的大小關(guān)系，該變換器存在三種工作模式

　　工作模式 1：fs > fr，主要波形如圖 所示。在這種模式下，勵(lì)磁電感Lm一直被輸出電壓通過變壓器箝位在 nVo，不參與諧振工作。因此，此時(shí) Lm可認(rèn)為是串聯(lián)諧振變換器的無源負(fù)載。從圖中可看出，此時(shí)副邊整流二極管電流連續(xù)，副邊整流二極管為硬關(guān)斷，存在反向恢復(fù)。

　　工作模式 2：fs= fr，主要波形如圖 所示。與模式 1 相同，Lm的電壓始終被輸出電壓箝位，但是此時(shí)副邊整流二極管電流臨界連續(xù)，且自然續(xù)流到零，因此可以實(shí)現(xiàn) ZCS。

　　工作模式 3：fm

　　選取不同的全橋 LLC 諧振變換器開關(guān)頻率 f，則有三種工作模式，即 f>fr， fm

　　fs > fr：lm一直被鉗位，副邊二極管存在反向恢復(fù)過程。

　　fs= fr：lm一直被鉗位，副邊二極管自然過0，不存在反向恢復(fù)過程，能夠?qū)崿F(xiàn) zcs。 lm(勵(lì)磁電感)被鉗位時(shí)電路相當(dāng)于LRC串聯(lián)諧振電路。

        fm<fs< fr：lm會(huì)參與到諧振過程，參與諧振過程副邊電流為0，能夠?qū)崿F(xiàn)zcs，但是存在開關(guān)管導(dǎo)通但不傳遞能量給副邊的過程，會(huì)在電路中產(chǎn)生損耗。