学习LLC谐振变换电路的工作原理

五、学习LLC谐振转换电路的工作原理

在具有电阻R、在电感L和电容C元件的交流电路中，电路两端的电压通常与电流相位不同。如果调整电路元件（L或C）参数或电源频率可使其相位相同，整个电路呈纯电阻。电路达到这种状态称为谐振。

谐振的本质是电容器中的电场能与电感器中的磁场能相互转换，从而得到充分的补偿。电场能和磁场能的总和始终保持不变。电源不需要与电容器或电感器来回转换能量，只需提供电路中电阻消耗的电能。

根据电路连接的不同，有串联谐振和并联谐振。

1. 由ZL=JWL,随频率增加电感阻抗。ZC=1/JWC,电容阻抗随频率降低；因此，当电容器与电感器串联时，它们的阻抗会相互抵消。低频时，它就像电容器，高频时，它就像电感器，频率是W= 1/LC当阻抗为0时，相当于短路，电流达到最大值，电感和电容可能产生比电源电压大很多倍的高电压，也称为电压谐振。

串联谐振电路

1. 并联谐振是指在电阻、电容、电感并联电路中，电容等于电感阻抗，电路端电压与总电流相同。整个电路为纯电阻，线路总电流最小，支路电流往往大于总电流，也称为电流谐振。

并联谐振电路

LLC又称串并联谐振电路（SPRC），LLC谐振变换电路可以在宽输入和负载变化下工作，开关管可以通过零电压开关（ZVS）输出整流二极管也可以通过零电流开关（ZCS）关闭，以最大限度地减少损失。

LLC要实现零电压开关，开关管的电流必须滞后于电压，使其处于感性状态。

LLC谐振电路有两个谐振频率：fr1=12πLrCr，fr2=12π（Lr Lm）Cr，考虑到尽可能提高效率，在设计电路时应设置工作频率fr1附近。对于MOSFET管而言，ZVS开关损耗较小。

LLC谐振全桥变换电路广泛应用于中大功率场合，主要由初级线圈和4个功率组成MOS管，谐振电感Lr、谐振电容Cr、励磁电感Lm，二级由二极管整流VD5和VD输出滤波电容器Co组成。

假设电路在工作fr1< fs

• （t0-t1）t0时刻，Q1和Q开启，谐振电流Ir经过Q1和Q4.变压器二次电压正负，DR导通，为负载R提供能量。Lm由于Q励磁电流线性上升，导通被钳制，不参与谐振过程。
• （t1-t2）t1时刻，ILm=ILr，DR1,DR二次输出电压对无电流Lm不再钳位，Cr电容器被恒流线性充电升高Cf向负载供电。
• （t2-t3）t2时刻，Q1和Q4关断，D2和D三导通流，从而为Q2和Q3的ZVS开通创造了条件。变压器初级电压极性切换，DR2开始导通，因为之前DR1电流为零，因此没有反向恢复。Lm二次输出电压钳重新位置，退出谐振过程。
• （t3-t4）t3时刻，Q2和Q3开通，DR2继续向负载提供能量。Lm输出电压钳位仍不参与谐振，因此ILm线性下降。
• （t4-t5）t4时刻，ILm又重新等于ILr，DR1，DR2的电流为零，二次输出电压Lm不再钳位，Lm开始参与谐振，Cr反向恒流充电，电压线性升高。
• （t5-t6）t5时刻，Q2和Q3关断，D1和D从而导流连续流Q1和Q4的ZVS开启创造条件。变压器初级电压极性切换，DR1开始导通，因为之前DR2电流归零，无反向恢复。Lm二次输出电压钳重新位置，退出谐振过程。

LLC谐振全桥拓扑电路

写同步通信程序
单片机拉下时钟线
延时
单片机准备数据
延时
单片机拉高时钟线，产生上升沿，芯片保存数据线数据

单片机拉低数据线，准备数据
延时
单片机拉下时钟线，导致下降
延时
单片机拉高时钟线，产生上升沿，芯片保存数据线上的数据