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LLC 谐振变换器参数设计1 电路概述图1 为半桥结构的LLC谐振变换器的主电路拓扑，两个主开关S1和S2构成一个半桥结构，其驱动信号均是固定0.5 占空比的互补信号，串联谐振电感Ls、串联谐振电容Cs和并联谐振电感Lp 构成LLC谐振网络。
该谐振网络连接在半桥的中点和地之间，因此谐振电容Cs也起一个隔直的作用。
在变压器副边，整流二极管D1和D2 组成中间抽头的整流电路，整流二极管直接连接到输出电容Co上。
当并联电感Lp上的电流iLp大于谐振槽路上的电流ip 时，电流ip1 大于零，原边向副边输送能量，同时并联电感两端电压被箝位，参与谐振的只有串联谐振电感Ls 和串联谐振电容Cs，此时的谐振频率称为串联谐振频率，记作fs；当并联电感上的电流iLp在其上箝位电压的作用下线性上升到与谐振槽路电流ip 相同时，电流i p1 减小到零，原边不再对副边传输能量，此时并联谐振电感Lp 与串联谐振电感Ls、串联谐振电容Cs 一起参与谐振，其谐振频率称为串并联谐振频率，记做fm。
当开关管的工作频率小于fm时，变换器工作在容性状态；当开关频率处于fm和fs 之间时，变换器工作在感性且副边整流二极管处于零电流关断状态；当开关频率大于fs时，零电流关断条件不再存在，LLC等同于一般的串联谐振电路。
图1 LLC 谐振变换器的主电路2 LLC变换器的建模和参数设计开关管S1 和S2 互补导通，在vAB上形成一方波电压；因为输出恒定，所以通过全波整流电路和中间抽头变压器等效到变压器原边同样形成一个方波电压，如图2所示为LLC谐振变换器的交流等效电路。
图2 中RAC 为电压型负载全波整流电路的交流等效负载图2 LLC 谐振变换器交流等效电路用交流分析法可得到交流基波电压增益：式中：k 为系数，k=Lp/Ls；fs为谐振频率f为开关频率。
而Ein 和Eo 分别为输入、输出电压基波有效值，其值为串联谐振电路品质因数经推导直流增益为根据以上推导的直流增益解析式，再采用Mathcad 得到直流增益与工作频率的关系如图3所示。
半桥llc谐振变换器工作原理概述及解释说明1. 引言1.1 概述本篇文章主要介绍了半桥LLC谐振变换器的工作原理，从基础概念出发，逐步深入解释其原理和设计考虑。
半桥LLC谐振变换器作为一种高效率、高稳定性的电源转换器，在工业、计算机以及新能源领域应用广泛。
通过该文章的阅读，读者可以全面了解半桥LLC谐振变换器的内部结构、工作原理以及应用案例分析，并对实现该变换器的关键要点有所掌握。
1.2 文章结构本文共分为五个主要部分：引言、半桥LLC谐振变换器工作原理、实现半桥LLC 谐振变换器的要点、实际应用案例分析以及结论与展望。
在引言中，将简要概括文章内容并说明目的，帮助读者对全文有一个初步的认识和预期。
接下来，我们将详细介绍半桥LLC谐振变换器的工作原理，包括概述、原理详解以及关键参数和设计考虑。
然后，我们将讨论实现该变换器所需注意的要点，包括控制策略选择与设计、调节回路设计与优化以及功率传输与效率提升技术。
随后，通过实际应用案例分析，我们将覆盖工业、计算机和新能源领域中半桥LLC谐振变换器的具体应用情况。
最后，在结论与展望部分，对文章进行总结，并展望未来该领域的研究方向。
1.3 目的本文的目的是介绍半桥LLC谐振变换器的工作原理及其相关要点和应用案例，为读者提供一个全面深入的了解。
通过本文，读者将能够掌握该变换器的基本概念、内部结构以及关键设计参数和考虑因素。
此外，通过实际应用案例分析，读者可以更好地了解半桥LLC谐振变换器在不同领域中的具体应用场景和效果。
最后，在结论与展望部分，我们会对该领域未来发展方向进行初步讨论。
希望通过这篇文章，读者可以加深对半桥LLC谐振变换器的理解，并在相关领域中有所应用和创新。
2. 半桥LLC谐振变换器工作原理2.1 谐振变换器概述谐振变换器是一种常用的电力电子转换器，其主要目的是将电能从一个形式转换为另一个形式。
在半桥LLC谐振变换器中，输入直流电压会被转换成高频交流电压，并通过输出侧得到所需的功率输出。
半桥LLC 谐振变换器目录概述硬开关与软开关分析对比LLC 工作原理工作模态分析效率分析计算设计总结概述全球对降低能耗的需求正在促进节能技术的推广。
在70W-600W 交流输入电源中，目前可能会做到更好功率，当然前提交流输入电源中目前可能会做到更好功率当然前提是很好的解决输出电压纹波噪声的基础上，由于LLC 谐振转换器（效率通常在90%以上）的效率高于标准电源拓扑，所以其运用越来越广泛。
本这为了设计出更高效率电源的目的，我们在以下报告内容探讨LLC谐振转换器相比硬开关转换器的功能优势，开关工作原理，谐振工作模态，效率计算分析等，做一个简要的介绍。
硬开关与软开关分析对比¾Hard switchHigher switching losses limit switching frequency.¾Low power density-¾Lower efficiency¾-Higher flux density level of transformer, bigger core size.¾Poor EMI ( high dv/dt and di/dt )¾Poor cross regulation¾Higher output ripple noiseHi h h l i i¾Higher thermal agitation ¾Higher voltage stress on MOSFET and rectifier diode硬开关与软开关分析对比Soft switch (LLC converter)9High efficiency9Primary MOS Zero-Voltage Switching9Secondary Rectifier Diode Zero -Current Switching & low Vf. 9High power density9Lower flux density level of transformer, smaller core size. 9Good EMI ( low dv/dt and di/dt)G d EMI(l d/dt d di/dt9Better cross regulation9Lower output ripple noise9Low thermal agitation9Cost effective9Low voltage stress on MOSFET and rectifier diode Simple Topology9LLC谐振变换器模块图谐振电感和漏感（包括初级侧漏感&次级侧漏感反射到初级并联Lm后的总和）L50%duty谐振电容和网络中的寄生电容之和LLC谐振转换器的简化AC等效电路LLC 变换器的直流特性分析基波分析法等效负载阻抗Rac推导考虑到变压器负载阻抗和变压器变比的平方成正比200228P V n R ac ∗∗=π9存在两个谐振频率Fr1&Fr2。
半桥LLC谐振变换器设计与仿真[图片]其中，Vg是输入电压，Vs和Vo分别是谐振电容两端的电压以及输出电压，Lr和Cr为谐振电感和谐振电容，Lm为变压器的主磁环路电感，Cp 为逆变器开关极的电容，Rd为负载电阻。
半桥LLC谐振变换器设计的第一步是选择合适的元件参数。
参数的选择对于谐振变换器的性能有着重要影响。
例如，谐振频率在理论上可以通过调节谐振电感和谐振电容来实现，但实际上还受到变压器耦合系数和谐振电容的品质因数的影响。
为了增强电路的稳定性和输出质量，通常在变换器中加入反馈控制回路。
输出电压的稳定性可以通过调节控制回路中比例和积分参数来实现。
在进行仿真之前，设计者需要进行理论分析和计算，以确定电路中各个元件的数值。
例如，可以通过研究输入电压的波形、电流和功率等参数来确定变压器的转换比。
在进行仿真之前，设计者还要考虑到电路的损耗问题。
例如，对于变换器的损耗进行建模，可以通过研究电压、电流和功率的分布情况来确定电路的损耗情况。
接下来，设计者可以利用仿真软件进行半桥LLC谐振变换器的设计与仿真。
仿真软件可以帮助设计者验证设计的正确性，并优化电路参数。
例如，设计者可以仿真电路的响应情况，包括电压波形、电流波形和功率波形等。
通过仿真可以帮助设计者分析电路的稳定性和效率，并进行参数的调整。
最后，设计者可以通过实际搭建电路进行实验验证。
实验可以帮助设计者验证仿真结果的准确性，并评估电路的实际性能。
通过实验结果，设计者可以进一步优化电路设计，并得到最终的实际应用方案。
综上所述，半桥LLC谐振变换器的设计与仿真是一个复杂的工程过程。
设计者需要对电路的基本原理和元件参数进行深入的理解和分析，通过仿真和实验验证，不断优化设计，最终得到满足实际应用需求的最佳设计方案。
LLC谐振半桥变换器的设计韩少韦;葛华勇;唐坤;刘宏强【摘要】LLC resonant half bridge power converter can regulate output over wide line and load variation with a rela-tively small variation of switch frequency,while maintaining excellent efficiency.It can achieve zero voltage switching (ZVS)over the entire operating range.It usually used in high power converter region.This paper firstly use first harmonic approximation(FHA)to develop the input-to-output voltage-transfer function.Then it analyzed the selection of electric pa-rameter.Finally,we designed a 300 W LLC converter working at 70~150 kHz.%LLC谐振半桥变换器可以在全电压范围内、全负载条件下使得初级端 MOSFET实现ZVS(零电压开关)，次级整流二极管实现ZCS(零电流开关)，减少了开关损耗，大大提高了效率。
而且在输入电压和负载范围变化比较大的情况下，其开关频率变化较小，有利于主参数的设计。
这种变换器通常应用在高频功率变换领域。
文中首先使用 FHA(基波近似原理)进行 LLC谐振半桥变换器的建模，然后分析了如何对变换器中的电气参数进行选择，最后设计了一个工作在70~150 kHz频率下300 W的 LLC谐振变换器。
半桥 LLC 谐振变换器参数计算1. 引言半桥 LLC 谐振变换器是一种常见的电源拓扑结构，其在电源应用中具有较为广泛的应用。
在设计半桥 LLC 谐振变换器时，合理计算各项参数对于其性能的提升具有重要意义。
本文将从半桥 LLC 谐振变换器的基本原理入手，介绍相关参数的计算方法，并结合实例进行说明。
2. 基本原理半桥 LLC 谐振变换器由半桥逆变器和LLC谐振拓扑结构组成。
其工作原理可分为两个阶段：谐振阶段和电流控制阶段。
在谐振阶段，电感和电容共同组成谐振回路，实现功率的传递和变换；在电流控制阶段，通过控制开关管实现输出电压的控制。
3. 参数计算在设计半桥LLC 谐振变换器时，需计算若干重要参数，其中包括电感、电容、开关管参数等。
3.1 电感参数电感参数的计算是半桥 LLC 谐振变换器设计中的重要一环。
电感值的选择需考虑到工作频率、电压和电流的要求。
一般而言，电感的计算公式为：L = V * (1-D) / (f * ΔI_L)其中，L为电感值，V为输入电压，D为占空比，f为工作频率，ΔI_L为电感电流波动。
3.2 电容参数另外，电容参数的计算亦为关键。
电容的选取需考虑到输出电压波纹、输出功率等因素，通常可以根据以下公式进行计算：C = I_out / (f * V_r)其中，C为电容值，I_out为输出电流，f为工作频率，V_r为输出电压波纹。
3.3 开关管参数开关管参数的选取也是至关重要的。
包括导通电流、耐压、开通损耗和关断损耗等指标都需要进行合理的计算和选取。
4. 实例分析为了更好的说明参数计算的方法，下面我们以某半桥 LLC 谐振变换器设计为例，进行参数计算和分析。
工作条件：输入电压：400V输出电压：48V输出电流：10A工作频率：100kHz电感和电容参数计算：根据上述工作条件，我们可以先计算出电感值和电容值的初步估算。
在具体设计过程中，还需综合考虑线性度、饱和电流等因素进行调整。
电感值计算：L = 400 * (1-0.5) / (100 * 5)L ≈ 4μH电容值计算：C = 10 / (100 * 4)C ≈ 25μF开关管参数选取：在实际设计中，需综合考虑导通电流、耐压、开通损耗和关断损耗等因素，选取合适的开关管。
半桥LLC谐振变换器设计与仿真
设计半桥LLC谐振变换器需要考虑以下几个方面：
1.电路拓扑：半桥LLC谐振变换器由半桥电路、LLC谐振电路和控制电路组成。
半桥电路由两个开关管和两个二极管构成，用于控制交流电源的输入。
LLC谐振电路由电感、电容和绝缘变压器组成，用于降低电压和实现谐振转换。
控制电路用于控制开关管的开关频率和开关时间。
2.参数选择：参数选择是设计半桥LLC谐振变换器的关键。
首先需要选择合适的开关管和二极管，使其能够承受高电压和大电流；然后需要选择合适的电容和电感，并计算相应的谐振频率和负载电流；最后需要确定控制电路的参数，使其能够稳定地控制开关管的开关频率。
3.控制策略：半桥LLC谐振变换器的控制策略可以采用PWM控制或者谐振控制。
PWM控制通过调整开关管的开关频率和占空比来控制输出电压和电流；谐振控制则通过调整谐振频率和谐振电路的参数来实现转换。
选择合适的控制策略需要考虑电路的性能需求和控制的复杂度。
4.仿真分析：在设计半桥LLC谐振变换器之前，需要进行电路的仿真分析。
仿真可以通过软件工具（如SPICE、PSIM等）进行，以验证电路的稳定性、效率和性能。
仿真分析可以通过改变电路参数和控制策略来优化电路设计。
总结起来，设计半桥LLC谐振变换器需要考虑电路拓扑、参数选择、控制策略和仿真分析等方面。
通过合理选择参数和优化控制策略，可以实现高效、高密度和高可靠性的设计。
TI TIDM－1001采用C2000 MCU两相交错LLC谐振转换器参考设计TI公司的TIDM-100是采用C2000™系列MCUTMS320F280025C控制的参考设计,实现数字控制500W 两相交错LLC谐振转换器.TMS320F280025C还能产生脉宽调制(PWM)波型,用于所有操作模式下的所有电子开关设备.该设计实现创新的电流共享技术,以得到两相中的电流平衡.参考设计满负载输出功率500W(每相250W)或多或满负载电流42.5A.输入电压Vin 370V-410V DC,输出电压Vout为12V DC.谐振频率250kHz,开关频率范围200 kHz - 350 kHz.所有负载的效率大于90%,峰值效率为94.5%.故障保护包括相和输出过流和输出过压保护.参考设计支持各种C2000 powerSUITE工具.主要用在服务器电源,通信整流器,汽车充电和工业电源.本文介绍了参考设计TIDM-1001主要特性,框图和参考设计TIDM-1001性能指标,电路图,材料清单和PCB设计图.This reference design implements a digitallycontrolled,500-W, two-phase interleaved LLCresonant converter. The system is controlled by asingle, C2000 microcontroller (MCU),TMS320F280025C, which also generates pulse widthmodulation (PWM) waveforms for all power electronicswitching devices under all operating modes. Thisdesign implements an innovative current sharingtechnique to accurately achieve current balancingbetween phases.Resonant converters are popular DC-DC converters frequently used in server, telecom,automotive,industrial, and other power supply applications. The converters are a good choice for medium- to highpowerapplications because of their adherence to improving industry standards, ever-increasing powerdensitygoals, and high-performance (efficiency, power density, and so forth) standards.These are variable-frequency converters where the PWM-switching frequency of operation frequentlychanges during runtime. For reliable operation the changing frequencies must not produce any glitches orirregular PWM behavior. For applications with high-output currents that require input-output isolation, it is acommon practice to use synchronous rectification (SR) on the secondary of the isolation transformer. SRuses additional power electronic devices switching with changing frequencies.High-power applicationsmay require use of multiphase interleaved converters. These interleaved converters have even moredevices switching with variable frequencies and additionally requirefixed-phase relationships betweenvarious phases under all operating frequencies. Guaranteeing correct PWM waveform generation withchanging frequencies under all operating conditions is a big challenge for the controller. Furthermore,interleaving multiple phases of resonant converters presents current sharing challenges between phases.Inadequate or improperly implemented current sharing or incorrect PWM waveform generation can lead toconverter failure, significant system or component damage, and, in the worst case, significant propertydamage or resultant bodily injury or loss of life.In server and telecom power supply applications, these converters are used to work as the isolated DCDCconverter stage in the rectifier system. These converters provide high efficiency and power densitythrough soft-switching, SR, and other techniques.These converters are gaining popularity in automotive on-board charging applications. Additionally, thesedevices may be used as isolated, bi-directional converters in electric vehicles (EVs) and hybrid electricvehicle (HEVs).This design implements a 500-W, two-phase, interleaved half-bridge (HB) LLC resonant converter with SRon the secondary. The system is controlled by a single C2000 MCU, TMS320F280025C, which alsogenerates correct PWM waveforms for all power electronic switching devices (MOSFETs) using the latestfeatures on C2000 MCUs. An innovative current sharing technique is implemented by the C2000 MCU toaccurately achieve current and phase balancing for multiphase interleaved converters.The accompanying software allows programming the controller and experimenting with different controlparameters to tune the control loop for good system performance. This design supports the use of C2000powerSUITE tools like the compensation designer, the software frequency response analyzer, and thesolution adapter. The software project allows users to evaluate the complete system with the help of thesesupported tools. This document provides the hardware and software design details along with the testresults. This document also describes a structured step-by-step method to evaluate this solution bystarting with a simple open-loop excitation and then working towards a complete well-tunedclosed-loopsystem.参考设计TIDM-1001主要特性:• Digitally-Controlled Two-Phase Interleaved LLCResonant DC-DC Converter• 500-W (250 W per Phase) Full-Load Power or42.5-A Full-Load Current• Vin: 370-V to 410-V DC• Vout: 12-V DC• Resonant Frequency: 250 kHz, SwitchingFrequency Range: 200 kHz to 350 kHz• Peak Efficiency: 94.5%, Efficiency > 90% for allLoads Above 10% of Rated Load• Excellent Current Sharing Between Phases WithoutAny Additional Hardware• Phase Shedding With Programmable Limits• Fault Protection: Phase and Output Overcurrentand Output Overvoltage• Supported by Various C2000 powerSUITE Tools参考设计TIDM-1001应用:• Server Power Supplies• Telecom Rectifiers• Automotive Charging• Industrial Power Supplies图1.参考设计TIDM-1001外形图:两相LLC谐振转换器板图2.参考设计TIDM-1001框图。
基于LLC的半桥零电压开关谐振变换器闫子波飞利浦电子中国集团，上海 2000702008-07-31摘要：阐述了LLC谐振电路的工作原理和特点及其与其它一些谐振电路的比较，并且用Matlab对LLC谐振进行了建模和仿真，分析了其工作区域。
在此基础上，用Philips公司的零电压谐振控制器TEA1610构建了一个200W的全谐振变换器。
实验证明，该变换器具有转换效率高、EMI小、不存在开关损耗等诸多优点，特别适合应用于音响、大屏幕液晶电视等产品中。
关键词：全谐振变换器 LLC 半桥 TEA1610近代电子设备的发展，对开关电源提出了诸如高频、小型化、低噪声以及高功率密度等方面的要求。
谐振型开关电源由于不存在硬开关而具有效率高、EMI小等特点，逐渐成为人们的研究热点。
于是，准谐振、谐振开关、全谐振等结构应时而生。
在针对减少开关损耗和降低噪声采取的各种方法中，负载参与谐振的全谐振结构是近十年来的研究热点。
本文在分析LLC谐振特性的基础上，用Philips公司的TEA1610构建一种基于半桥的LLC负载谐振变换器。
1 LLC三元件谐振网络用两个元件组成的谐振拓朴结构主要有两种：并联结构和串联结构，分别如图1(a)和图1(b)所示。
串联谐振在轻负载时具有较高的效率，而在满负载时转换效率比较低；并联谐振则反之，在满负载时具有较高的转换效率，而在轻负载时转换效率比较低。
而且串联谐振和并联谐振都要求较宽的频率范围[1]。
因此，这种二元的谐振网络在实际应用中都有一定的限制。
在二元件谐振网络的基础上，根据不同的应用可构建不同种类的三元件的谐振网络[2]。
三元件谐振网络与二元件谐振网络相比有很多优点，比如在全负载范围内都具有较高的转换效率，而且频率变化范围比较窄等。
本文主要介绍和分析由三元件LLC构成的谐振网络，其结构如图2(a)所示。
串联电感L s、并联电感L p和谐振电容C s组成LLC谐振网络，在此必须注意到负载也参与了谐振。
LLC半桥谐振转换器原理及设计方案1.开关电路操作：LLC半桥谐振转换器采用两个开关管，一个为半桥开关管，另一个为全桥开关管。
在每一个开关周期内，半桥开关管和全桥开关管交替开关，以控制谐振电流和输出电压。
2.谐振电路：LLC半桥谐振转换器通过LC谐振电路来实现高效能的电流和电压转换。
LC谐振电路由滤波电容C、串联电感L以及电阻R组成，用于平滑输出电压和减小输出纹波。
3.控制电路：为了实现LLC半桥谐振转换器的控制和保护功能，需要设计一个合适的控制电路。
控制电路通常采用模拟控制或者数字控制方式，用来实现频率调整、过流保护、过压保护和温度保护等功能。
在设计LLC半桥谐振转换器时，需要考虑以下几个方面：1.输入输出电压和电流：根据实际应用需求，确定LLC半桥谐振转换器的输入和输出电压和电流范围。
根据输入电压和输出电压之间的差值，以及输出电流，来选择合适的开关元件和谐振电容和电感的数值。
2.电路拓扑：根据具体应用需求选择合适的LLC半桥谐振转换器电路拓扑，如半桥、反平行开关管或全桥等。
不同的拓扑结构适用于不同的应用场景，需要根据实际情况进行选择。
3.控制策略：根据输入输出电压和电流的要求，选择合适的控制策略。
常见的控制策略包括恒压、恒流和恒功率等，通过合适的控制方式来实现稳定、高效的电源转换。
4.元件选型：根据电路设计需求，选择合适的元件。
包括开关管、电容、电感和滤波电容等。
需要考虑元件的功率损耗、效率以及成本等因素。
5.稳定性和保护：考虑电路的稳定性和保护功能。
通过合适的控制策略和保护电路，实现对LLC半桥谐振转换器的稳定工作和故障保护。
综上所述，LLC半桥谐振转换器是一种高效率、高功率密度的DC-DC 转换器。
在设计方面，需要考虑原理、工作方式、输入输出电压和电流的要求，选择合适的电路拓扑、控制策略和元件，并确保电路稳定性和保护功能。
设计一个高效稳定的LLC半桥谐振转换器能够满足不同应用领域的要求。
半桥LLC谐振转换器的设计技巧及解决方案收藏此信息打印该信息添加：佚名来源：未知近年来，液晶电视(LCD TV)和等离子电视(PDP TV)市场迅速增长。
这些市场及其它一些市场需要具有如下功能特色的开关电源(SMPS)：1. 150~600W的输出功率范围。
2. 采用有源或无源PFC(由所需功率决定)。
3. 宽度和空间有限，无散热风扇，通风条件有限。
4. 面向竞争激烈的消费电子市场。
这就要求开关电源具有较高的功率密度和平滑的电磁干扰(EMI)信号，而且解决方案元器件数量少、性价比高。
虽然开关电源可以采用的拓扑结构众多，但双电感加单电容(LLC)串联谐振转换器在满足这些应用要求方面拥有独特的优势。
这种拓扑结构比较适合中大尺寸液晶电视输出负载范围下工作。
通常反激式拓扑结构最适用于功率不超过70W、面板尺寸不超过21英寸的应用，双反激拓扑结构则适合功率介于120~180W之间、26~32英寸的应用，而半桥LLC则在120~300W乃至更高功率范围下都适用，适合于从中等(26~32英寸)、较大(37英寸)和大尺寸(大于40英寸)等更宽范围的应用。
此外，在LLC串联谐振转换器拓扑结构中，元器件数量有限，谐振储能(tank)元件能够集成到单个变压器中，因此只需要1个磁性元件。
在所有正常负载条件下，初级开关都可以工作在零电压开关(ZVS)条件。
而次级二极管可以采用零电流开关(ZCS)工作，没有反向恢复损耗。
总的来看，半桥LLC串联谐振转换器是适用于中、高输出电压转换器的高性价比、高能效和EMI性能优异的解决方案。
半桥LLC转换器中谐振电容和谐振电感的配置LLC半桥转换器的构造存在着单谐振电容(CS)和分体(split)谐振电容(CS1和CS2)等不同方案。
如图1所示。
对于单谐振电容配置而言，它的输入电流纹波和均方根(RMS)值较高，而且流经谐振电容的均方根电流较大。
这种方案需要耐高压(600~1,500V)的谐振电容。
