【導讀】與傳統(tǒng)PWM（脈寬調節(jié)）變換器不同，LLC是一種通過控制開關頻率（頻率調節(jié)）來實現(xiàn)輸出電壓恒定的諧振電路。它的優(yōu)點是：實現(xiàn)原邊兩個主MOS開關的零電壓開通(ZVS)和副邊整流二極管的零電流關斷(ZCS)，通過軟開關技術，可以降低電源的開關損耗，提高功率變換器的效率和功率密度。
與傳統(tǒng)PWM（脈寬調節(jié)）變換器不同，LLC是一種通過控制開關頻率（頻率調節(jié)）來實現(xiàn)輸出電壓恒定的諧振電路。它的優(yōu)點是：實現(xiàn)原邊兩個主MOS開關的零電壓開通(ZVS)和副邊整流二極管的零電流關斷(ZCS)，通過軟開關技術，可以降低電源的開關損耗，提高功率變換器的效率和功率密度。
學習并理解LLC，我們必須首先弄清楚以下兩個基本問題：
1.什么是軟開關；
2.LLC電路是如何實現(xiàn)軟開關的。
由于普通的拓撲電路的開關管是硬開關的，在導通和關斷時MOS管的Vds電壓和電流會產(chǎn)生交疊，電壓與電流交疊的區(qū)域即MOS管的導通損耗和關斷損耗。如圖所示：
為了降低開關管的開關損耗，提高電源的效率，有零電壓開關(ZVS) 和零電流開關（ZCS)兩種軟開關辦法。
1.零電壓開關 (ZVS)：開關管的電壓在導通前降到零，在關斷時保持為零。
2.零電流開關（ZCS)：使開關管的電流在導通時保持在零，在關斷前使電流降到零。
由于開關損耗與流過開關管的電流和開關管上的電壓的成績（V*I）有關，當采用零電壓ZVS導通時，開關管上的電壓幾乎為零，所以導通損耗非常低。
● Vin為直流母線電壓，S1，S2為主開關MOS管（其中Sc1和Sc2分別為MOS管S1和S2的結電容，并聯(lián)在Vds上的二極管分別為MOS管S1和S2的體二極管），一起受控產(chǎn)生方波電壓；
● 諧振電容Cr 、諧振電桿Lr 、 勵磁電桿Lm一起構成諧振網(wǎng)絡；
● np，ns為理想變壓器原副邊線圈；
● 二極管D1, 二極管D2，輸出電容Co一起構成輸出整流濾波網(wǎng)絡。
那么LLC電路是怎么實現(xiàn)軟開關的呢？
要實現(xiàn)零電壓開關，開關管的電流必須滯后于電壓，使諧振槽路工作在感性狀態(tài)。
LLC 開關管在導通前，電流先從開關MOS管的體二極管（S到D）內流過，開關MOS管D-S之間電壓被箝位在接近0V（二極管壓降），此時讓開關MOS管導通，可以實現(xiàn)零電壓導通；在關斷前，由于D-S 間的電容電壓為0V而且不能突變，因此也近似于零電壓關斷（實際也為硬關斷）。
那什么是諧振呢？我們不妨先看看電感和電容的基本特性：
與電阻不同，電感和電容都不是純阻性線性器件，電感的感抗XL和電容的容抗Xc都與頻率有關，當加在電感和電容上的頻率發(fā)生變化時，它們的感抗XL和容抗Xc會發(fā)生變化。
1、如下圖RL電路，當輸入源Vin的頻率增加時，電感的感抗增大，輸出電壓減小，增益Gain=Vo/Vin隨頻率增加而減小。
2、如下圖RC電路，相反，當輸入源Vin的頻率增加時，電容的容抗減小，輸出電壓增大，增益Gain=Vo/Vin隨頻率增加而增加。
下面我們分析一下LC諧振電路的特性：
如圖，當我們將L和C都引入電路中發(fā)現(xiàn)，當輸入電壓源的頻率從0開始向某一頻率增加時，LC電路呈容性（容抗＞感抗），增益Gain=Vo/Vin隨頻率增加而增加，當從這一頻率再向右邊增加時，LC電路呈感性（感抗＞容抗），增益Gain=Vo/Vin隨頻率增加而降低。這一頻率即為諧振頻率（此時感抗=容抗，XL=Xc=ωL=1/ωC）,諧振時電路呈純電阻性，增益最大。
諧振條件：感抗=容抗，XL=Xc=ωL=1/ωC
諧振頻率：fo
那么諧振有什么作用呢？
控制讓諧振電路發(fā)生諧振，有三個參數(shù)可以調節(jié)。由于L和C的大小不方便調節(jié)，通過調節(jié)輸入電壓源的頻率，可以使L、C的相位相同，整個電路呈現(xiàn)為純電阻性，諧振時，電路的總阻抗達到或近似達到極值。利用諧振的特征控制電路工作在合適的工作點上，同時又要避免工作在不合適的點上而產(chǎn)生危害。
LLC穩(wěn)定輸出電壓原理：
將LLC電路等效分析，得到i如下簡化電路。當交流等效負載Rac變化時，系統(tǒng)通過調整工作頻率，改變Zr 和Zo的分壓比，使得輸出電壓穩(wěn)定，LLC就是這樣穩(wěn)定輸出電壓的。
對LLC來說，有兩個諧振頻率，一個諧振頻率fo是利用諧振電感Lr諧振電容Cr組成；
另一個一個諧振頻率fr1是利用諧振電感Lr，勵磁電感Lm，諧振電容Cr一起組成；
再來看一份更為詳細的LLC工作模態(tài)分析：
開關網(wǎng)絡：S1、S2及其內部寄生二極管Ds1Ds2、寄生電容Cds1Cds2;
諧振網(wǎng)絡：諧振電容Cr 、串聯(lián)諧振電感Lr 、并聯(lián)諧振電感 Lm;
中心抽頭變壓器（匝比為n:1:1），副邊整流二極管 D1、D2；
輸出濾波電容Co （忽略電容的ESR），負載 Ro。
1.1 LLC變換器的模態(tài)分析
對于LLC電路，存在兩個諧振頻率：
1.1.1 工作區(qū)域2(fr2<f<fr1) 模態(tài)1
1.1.2 工作區(qū)域2(fr2<f<fr1) 模態(tài)2
1.1.3 工作區(qū)域2(fr2<f<fr1) 模態(tài)3
1.1.4 工作區(qū)域2(fr2<f<fr1) 模態(tài)4
1.1.5 工作區(qū)域2(fr2<f<fr1) 模態(tài)5
1.2 f=fr1 情況下的波形圖
1.3 f>fr1情況下的模態(tài)分析
1.3.1工作區(qū)域1（f>fr1） 模態(tài)1
1.3.2工作區(qū)域1（f>fr1） 模態(tài)2
1.3.3工作區(qū)域1（f>fr1） 模態(tài)3
1.3.4 工作區(qū)域1（f>fr1） 模態(tài)4
總結：開關頻率fr2<f<fr1時，且諧振網(wǎng)絡工作在感性區(qū)域時，LLC變換器原邊開關管實現(xiàn)ZVS，且流過輸出整流二極管的電流工作在斷續(xù)模式，整流二極管實現(xiàn)ZCS，消除了因二極管反向恢復所產(chǎn)生的損耗；
開關頻率f=fr1時， LLC諧振變換器工作在完全諧振狀態(tài)，原邊開關管可以實現(xiàn)ZVS，整流二極管工作在臨界電流模式，此時可以實現(xiàn)整流二極管的ZCS，消除了因二極管反向恢復所產(chǎn)生的損耗；
開關頻率f>fr1時， LLC諧振變換器原邊開關管在任何負載下都可以實現(xiàn)ZVS，但是變壓器勵磁電感由于始終被輸出電壓所鉗位，因此，只有 Lr、Cr 發(fā)生串聯(lián)諧振，而 Lm在整個開關過程中都不參與串聯(lián)諧振，且此時輸出整流二極管工作在電流連續(xù)模式，整流二極管不能實現(xiàn)ZCS，會產(chǎn)生反向恢復損耗。
