下图是一种单谐振电容结构的LLC谐振电路。
LLC谐振电路
LLC振荡电路由振荡电容Cr、原边Lp、漏磁电感Lr、激磁电感Lm和两个MOSFET管和副边两只半桥整流二极管组成。其中,Cr、Lr和Lm这三个元件因负载变化组成的振荡网络有两个:一个是由Cr与Lr组成的振荡网络,此振荡网络的振荡频率与负载无关;另一个是由Cr与Lm和Lr组成的振荡网络,此网络振荡频率与负载的轻重有关,通常负载越重,电路的谐振频率越高。
单谐振电路结构的LLC谐振电路其实就是LRC串联振荡电路,其原理是:将变压器的次级和负载折合回初级回路,次级相当于LRC串联谐振变流器的子负载,故LLC转换器的工作频率与负载的功率需求有关。
功率需求较高时,工作频率高;反之,控制环路会降低开关频率。若以fr表示LLC转换器的振荡频率,则可通过参数选择使其工作在五种振荡状态:一是振荡在frl以下;二是直接谐振在fr1;三是高于fr1;四是振荡在fr2;五是在fr2之上振荡。LLC谐振电路的振荡频率计算公式如下:
半桥LLC振荡拓扑电路要求其LLC谐振网络振荡频率高于fr2,电路阻抗呈感性,原边所有电路等效为一只电感,从而实现原边两只主MOS开关管零电压导通(ZVS)和副边整流二极管零电流关断(ZCS)。采用这样的开关拓扑实现了初次级损耗最小,故它是一种具有高性价比、高能效和EMI性能优异的开关电源电路。