LC谐振零开关基本特性

LLC原理讲解与传统PWM（脉宽调节）变换器不同，LLC是一种通过控制开关频率（频率调节）来实现输出电压恒定的谐振电路。

它的优点是：实现原边两个主MOS开关的零电压开通(ZVS)和副边整流二极管的零电流关断(ZCS)，通过软开关技术，可以降低电源的开关损耗，提高功率变换器的效率和功率密度。

学习并理解LLC，我们必须首先弄清楚以下两个基本问题：1.什么是软开关；2.LLC电路是如何实现软开关的。

由于普通的拓扑电路的开关管是硬开关的，在导通和关断时MOS管的Vds电压和电流会产生交叠，电压与电流交叠的区域即MOS管的导通损耗和关断损耗。

如图所示：为了降低开关管的开关损耗，提高电源的效率，有零电压开关(ZVS) 和零电流开关（ZCS)两种软开关办法。

1零电压开关 (ZVS)开关管的电压在导通前降到零，在关断时保持为零。

2零电流开关（ZCS)使开关管的电流在导通时保持在零，在关断前使电流降到零。

由于开关损耗与流过开关管的电流和开关管上的电压的成绩（V*I）有关，当采用零电压ZVS导通时，开关管上的电压几乎为零，所以导通损耗非常低。

►Vin为直流母线电压，S1，S2为主开关MOS管（其中Sc1和Sc2分别为MOS管S1和S2的结电容，并联在Vds上的二极管分别为MOS管S1和S2的体二极管），一起受控产生方波电压；►谐振电容Cr 、谐振电杆Lr 、 励磁电杆Lm一起构成谐振网络；►np，ns为理想变压器原副边线圈；►二极管D1, 二极管D2，输出电容Co一起构成输出整流滤波网络。

那么LLC电路是怎么实现软开关的呢？要实现零电压开关，开关管的电流必须滞后于电压，使谐振槽路工作在感性状态。

LLC 开关管在导通前，电流先从开关MOS管的体二极管（S到D）内流过，开关MOS 管D­S之间电压被箝位在接近0V（二极管压降），此时让开关MOS管导通，可以实现零电压导通；在关断前，由于D­S 间的电容电压为0V而且不能突变，因此也近似于零电压关断（实际也为硬关断）。

LC串联谐振变换器与LLC谐振变换器的分析与比较摘要：谐振型变换器作为一种软开关变换技术，具有体积小、开关频率高、开关损耗小、效率高等优点。

本文主要对LC串联谐振变换器与LLC谐振变换器的原理和结构等展开了分析和比较，希望为突破硬开关的瓶颈，减小开关损耗即实现开关管的软开关有一定的借鉴意义。

关键词：谐振变换器；开关变换；分析比较高效率、高频化和高功率密度是开关电源发展的必然趋势，然而传统硬开关电路的开关损耗正比于开关频率，开关损耗的存在限制了变换器开关频率的提高，从而限制了变换器的小型化和轻量化。

为突破硬开关的瓶颈，减小开关损耗即实现开关管的软开关，由此软开关技术应运而生。

谐振型变换器作为软开关的一种，应用谐振原理，使开关电源中开关器件的电压或电流按正弦或准正弦规律变化，当电流自然过零时，使器件关断，电压为零时，使器件开通，从而使器件在关断和开通的过程中损耗接近为零。

本文就LC串联谐振变换器以及LLC谐振变换器进行原理分析和比较。

1 结构分析与比较全桥式LC串联谐振变换器其结构相对简单，MOSFET管Q1、Q2和Q3、Q4分别构成逆变电路的上下两桥臂，Q1，Q3管驱动信号相同，Q2，Q4管驱动信号相同，谐振元件Lr、Cr串联构成谐振网络，谐振网络经过变压器，再经过全波整流电路后与负载RL串联，可知，谐振网络与负载形成了一个分压式结构，变压器既起到电压变换的作用，又起到隔离作用。

图1为LLC全桥谐振变换器。

与LC串联谐振变换器结构基本相同，不同的是谐振电路中增加了一个励磁电感Lm，与谐振电感Lr不同在于Lm是一个由变压器励磁产生的有限的值。

图1 全桥式LLC谐振变换器在全桥逆变电路中，MOS管Q1和Q3、Q2和Q4同时导通和截止，为180°互补导通。

为避免上下桥臂形成直通导致短路，Q1和Q3、Q2和Q4两组驱动信号应设置一定的死区时间。

由于一次侧谐振电感较大可以起到滤波作用，所以二次侧不用滤波电感只用一个较大的滤波电容即可，输出的电压可以得到比较平滑的直流电压。

简单介绍LC振荡电路的工作原理及特点LC振荡电路，顾名思义就是用电感L和电容C组成的一个选频网络的振荡电路，这个振荡电路用来产生一种高频正弦波信号。

常见的LC振荡电路有好多种，比如变压器反馈式、电感三点式及电容三点式，它们的选频网络一般都采用LC并联谐振回路。

这种振荡电路的辐射功率跟振荡频率的四次方成正比，如果要想让这种电路向外辐射足够大的电磁波的话，就必须提高其振荡频率，而且还必须是电路具备开放的形式。

LC振荡电路之所以有振荡，是因为该电路通过运用电容跟电感的储能特性，使得电磁这两种能量在交替转化，简而言之，由于电能和磁能都有最大和最小值，所以才有了振荡。

当然，这只是一个理想情况，现实中，所有的电子元件都有一些损耗，能量在电容和电感之间转化是会被损耗或者泄露到外部，导致能量不断减小。

所以LC 振荡电路必须要有放大元件，这个放大元件可以是三极管，也可以是集成运放或者其他的东西。

有了这个放大元件，这个不断被消耗的振荡信号就会被反馈放大，从而我们会得到一个幅值跟频率都比较稳定的信号。

开机瞬间产生的电扰动经三极管V组成的放大器放大，然后由LC选频回路从众多的频率中选出谐振频率F0。

并通过线圈L1和L2之间的互感耦合把信号反馈至三极管基极。

设基极的瞬间电压极性为正。

经倒相集电压瞬时极性为负，按变压器同名端的符号可以看出，L2的上端电压极性为负，反馈回基极的电压极性为正，满足相位平衡条件，偏离F0的其它频率的信号因为附加相移而不满足相位平衡条件，只要三极管电流放大系数B和L1与L2的匝数比合适，满足振幅条件，就能产生频率F0的振荡信号。

LC振荡电路物理模型的满足条件①整个电路的电阻R=0(包括线圈、导线)，从能量角度看没有其它形式的能向内能转化，即热损耗为零。

②电感线圈L集中了全部电路的电感，电容器C集中了全部电路的电容，无潜布电容存在。

③LC振荡电路在发生电磁振荡时不向外界空间辐射电磁波，是严格意义上的闭合电路，LC电路内部只发生线圈磁场能与电容器电场能之间的相互转化，即便是电容器内产生的变化电场，线圈内产生的变化磁场也没有按麦克斯韦的电磁场理论激发相应的磁场和电场，向周围空间辐射电磁波。

简单介绍LC振荡电路的工作原理及特点LC振荡电路，顾名思义就是用电感L和电容C组成的一个选频网络的振荡电路，这个振荡电路用来产生一种高频正弦波信号。

常见的LC振荡电路有好多种，比如变压器反馈式、电感三点式及电容三点式，它们的选频网络一般都采用LC并联谐振回路。

这种振荡电路的辐射功率跟振荡频率的四次方成正比，如果要想让这种电路向外辐射足够大的电磁波的话，就必须提高其振荡频率，而且还必须是电路具备开放的形式。

LC振荡电路之所以有振荡，是因为该电路通过运用电容跟电感的储能特性，使得电磁这两种能量在交替转化，简而言之，由于电能和磁能都有最大和最小值，所以才有了振荡。

当然，这只是一个理想情况，现实中，所有的电子元件都有一些损耗，能量在电容和电感之间转化是会被损耗或者泄露到外部，导致能量不断减小。

所以LC 振荡电路必须要有放大元件，这个放大元件可以是三极管，也可以是集成运放或者其他的东西。

有了这个放大元件，这个不断被消耗的振荡信号就会被反馈放大，从而我们会得到一个幅值跟频率都比较稳定的信号。

开机瞬间产生的电扰动经三极管V组成的放大器放大，然后由LC选频回路从众多的频率中选出谐振频率F0。

并通过线圈L1和L2之间的互感耦合把信号反馈至三极管基极。

设基极的瞬间电压极性为正。

经倒相集电压瞬时极性为负，按变压器同名端的符号可以看出，L2的上端电压极性为负，反馈回基极的电压极性为正，满足相位平衡条件，偏离F0的其它频率的信号因为附加相移而不满足相位平衡条件，只要三极管电流放大系数B和L1与L2的匝数比合适，满足振幅条件，就能产生频率F0的振荡信号。

LC振荡电路物理模型的满足条件①整个电路的电阻R=0(包括线圈、导线)，从能量角度看没有其它形式的能向内能转化，即热损耗为零。

②电感线圈L集中了全部电路的电感，电容器C集中了全部电路的电容，无潜布电容存在。

③LC振荡电路在发生电磁振荡时不向外界空间辐射电磁波，是严格意义上的闭合电路，LC电路内部只发生线圈磁场能与电容器电场能之间的相互转化，即便是电容器内产生的变化电场，线圈内产生的变化磁场也没有按麦克斯韦的电磁场理论激发相应的磁场和电场，向周围空间辐射电磁波。

lc串联谐振原理
lc串联谐振原理是一种电子学原理，它涉及到一种用于电子信号处理
的线路构造。

它比较常见的应用是在电路中用来进行滤波频率的控制。

下面，我们来详细介绍lc串联谐振原理。

1. 什么是lc串联谐振原理
lc串联谐振原理是最基本而重要的一种电子学原理。

它涉及电路中连
接一个电感（L）和一个电容（C）的构造，当两者共同参与电路传输时，就会形成一种谐振状态。

2. lc串联谐振系统的特点
由L和C构成的lc串联谐振系统具有几个显著的特点，其中最重要的是：当L和C的共同参与电路传输时，就会形成一种谐振状态，L和C
的存在使得电路的频率获得了特定的控制，从而使得滤波器也就获得
了特定的控制功能。

此外，lc串联谐振系统还具有高灵敏性，调节灵
活性强，能够保持较高的输入输出线性度等优良特性。

3. lc串联谐振原理的应用
Lc串联谐振原理在电子信号处理中，最常见的应用就是滤波器，在滤
波器中，由lc串联谐振系统构成的滤波器能够过滤掉电路中的干扰信号，有效的提高了电子信号的精度。

此外，lc串联谐振原理还可以用
于其他电子电路的应用，比如变频器、放大器等，都可以利用它的特
性及功能来构造相关的电路结构。

综上所述，lc串联谐振原理是一种电子学原理，它涉及到一种用于电
子信号处理的线路构造，具有高灵敏性，调节灵活性强，能够保持较
高的输入输出线性度等优良特性，它比较常见的应用是在电路中用来
进行滤波频率的控制，还可以用于其他电子电路的应用，比如变频器、放大器等。

常用lc谐振电路常用LC谐振电路是一种基本的电路结构，由电感和电容组成。

它在电子领域中广泛应用于信号处理、滤波、放大等电路中。

本文将介绍LC谐振电路的基本原理、特点及应用。

一、LC谐振电路的基本原理LC谐振电路是由电感和电容组成的串联电路。

它的基本原理是利用电感和电容的特性，在特定频率下形成谐振。

具体来说，当电感和电容的阻抗相等时，电路达到谐振状态。

在LC谐振电路中，电感L和电容C形成一个振荡回路。

当电压作用在LC谐振电路上时，电容会储存电量，而电感会储存磁能。

在谐振频率下，电容和电感之间的能量会不断转化，形成振荡电流。

这种振荡电流可以在电路中传递和放大。

二、LC谐振电路的特点1. 高品质因数：LC谐振电路具有高品质因数的特点，品质因数是衡量振荡器稳定性的重要指标。

LC谐振电路的高品质因数使其在高频率下具有较好的谐振特性。

2. 窄带通滤波器：LC谐振电路可以用作窄带通滤波器，通过调整电感和电容的数值，可以选择特定的频率进行滤波。

这在通信系统中特别有用，可以去除杂散信号，提取所需信号。

3. 频率选择性：LC谐振电路具有频率选择性，只有在谐振频率附近的信号才能被放大。

这使得LC谐振电路可以用作放大器，选取特定频率的信号进行放大。

4. 相位变化：LC谐振电路在谐振频率附近，电压和电流的相位差为0，即电压和电流同相。

而在谐振频率之外，电压和电流的相位差为90度。

这种相位变化可以用于相位补偿和相位调整。

三、LC谐振电路的应用1. 振荡器：LC谐振电路可以用作振荡器，产生稳定的正弦波信号。

在无线通信中，振荡器是射频信号的重要源头。

2. 滤波器：LC谐振电路可以用作窄带通滤波器，选择特定频率的信号进行滤波。

在音频和射频信号处理中，滤波器是不可或缺的部分。

3. 放大器：在特定频率附近，LC谐振电路具有较大的增益，可以用作放大器。

在无线通信和音频放大中，放大器起到放大信号的作用。

4. 相位补偿器：由于LC谐振电路具有相位变化的特点，在某些电路中可以用作相位补偿器，调整信号的相位。

LC串联谐振电路重要特性发布时间:2011-9-15 9:32:10 访问次数:3888LC串联谐振电路是LC谐振电路中的另一种谐振电路。

图4-59所示是LC串联谐振电路。

电路中的Rl是线圈Ll的直流电阻，也是这一LC串联谐振电路的阻尼电阻，电阻器是一个耗能元件，它在这里要消耗谐振信号的能量。

Ll与Cl串联后再与信号源Us相并联，这里的信号源是一个恒压源。

W04MB0在LC串联谐振电路中，电阻Rl的阻值越小，对谐振信号的能量消耗越小，谐振电路的品质也越好，电路的Q值也越高；当电路中的电感Ll越大，存储的磁能越多，在电路损耗一定时谐振电路的品质也越好，电路的Q值也越高。

电路中，信号源与LC串联谐振电路之间不存在能量间的相互转换，只是电容Cl和电感Ll之间存在电能和磁能之间的相互转换。

外加的输入信号只是补充由于电阻Rl消耗电能而损耗的信号能量。

LC串联谐振电路的谐振频率计算公式与并联谐振电路一样。

1．LC串联电路阻抗特性图4-60所示是LC串联谐振电路阻抗特性曲线。

阻抗特性分析要将输入信号频率分成多种情况进行。

(1)输入信号频率等于谐振频率fo。

当输入信号频率等于LC串联谐振电路的谐振频率fo时，电路发生串联谐振，串联谐振时电路的阻抗最小且为纯阻性（不为容性也不为感性），如图4-61所示，其值为R1（纯阻性）。

当信导频率偏离LC谐振电路的谐振频率时，电路的阻抗要增大，且频率偏离的量越大，电路的阻抗就越大，这一点恰好是与LC并联谐振电路相反的。

要记住：串联谐振时电路的阻抗最小。

(2)输入信号频率高于谐振频率fo。

当输入信号频率高于谐振频率时，LC串联谐振电路为感性，相当于一个电感（电感量大小不等于L1），如图4-62所示。

这一点可以这样理解：在Ll和Cl串联电路中，当信号频率高于谐振频率之后，由于频率升高，Cl的容抗减小，而Ll的感抗却增大，在串联电路中起主要作用的是阻抗大的一个元件，’这样Ll起主要作用，因此在输入信号频率高于谐振频率之后，LC串联谐振电路等效于一个电感。