LLC型串并联谐振变换器参数分析与运用.

llc谐振电路工作原理及参数设计contents •LLC谐振电路工作原理•LLC谐振电路参数设计•LLC谐振电路优化与控制•LLC谐振电路应用案例•LLC谐振电路发展与挑战•参考文献目录CHAPTERLLC谐振电路工作原理连续模式断续模式工作模式电路组成工作过程输入变压器将直流电压转换为交流电压，并通过输出变优点030201CHAPTERLLC谐振电路参数设计频率范围频率稳定性操作频率增益LLC谐振电路的增益通常由放大器和反馈网络决定。

在设计时，需要考虑增益的平坦度和稳定性，以确保良好的频率响应和信号质量。

效率高效率是LLC谐振电路的重要性能指标之一。

为了实现高效率，需要考虑功率匹配和电路损耗。

采用有效的匹配网络和低损耗元件可以提高电路的效率。

增益和效率阻抗匹配输入阻抗LLC谐振电路的输入阻抗需要根据放大器的输入阻抗进行匹配。

这可以保证信号的有效传输和防止信号反射。

输出阻抗输出阻抗也需要进行匹配，以确保信号的完整传输和防止信号反射。

这可以通过使用合适的输出网络和元件来实现。

稳定性与可靠性稳定性可靠性CHAPTERLLC谐振电路优化与控制优化方法03功率控制控制方法01电压控制02电流控制参数设计谐振频率占空比负载阻抗CHAPTERLLC谐振电路应用案例案例1：节能荧光灯电子镇流器描述01工作原理02参数设计03描述案例2：开关电源工作原理参数设计描述工作原理参数设计案例3：电磁炉CHAPTERLLC谐振电路发展与挑战发展背景介绍发展历程当前状况虑多个因素，如负载条件、电源电压、电路拓扑等，设计过程较参数设计复杂定性的元件，因此制造成本相对较高，需要优化设计以降低成本。

制造成本高稳定性问题可靠性问题挑战CHAPTER参考文献参考文献参考文献1参考文献2参考文献3WATCHING。

R、L、C串/并联谐振电路的特性分析及应用摘要：本文对RLC串联、RLC并联及RL-C并联三种谐振电路的阻抗Z、谐振频率 、及品质因数Q三种特性进行了分析。

其中品质因数Q是电路在谐振状态下最为重要的电路特性，我们从Q的几种定义出发，着重研究了它对三种最基本的谐振电路的几个重要影响。

同时简单介绍了串/并联谐振电路在生活中的具体应用。

关键词：谐振电路；谐振特性；品质因数目录0 引言： (1)1 RLC串联与RLC并联及RL-C并联电路阻抗及谐振频率 (2)1.1 RLC串联电路的阻抗及谐振频率 (2)1.2 RLC并联电路的阻抗及谐振频率 (2)1.3 RL-C并联电路的阻抗及谐振频率 (3)2 R、L、C串/并联电路的品质因数Q (3)2.1 电路的品质因数Q (3)2.2 谐振电路的品质因数Q的几点重要性 (4)2.2.1 Q对回路中能量交换及能量储存的影响 (4)2.2.2 Q值与谐振电路的选择性 (4)2.2.2.1 Q值与串联谐振电路的选择性 (4)2.2.2.2 Q值与RL-C并联谐振电路的选择性 (6)2.2.2.3 RLC并联谐振回路与RL-C并联谐振回路的品质因数的统一性 (9)3 谐振电路在生活中的应用 (11)0 引言：构成各种复杂电路的基础通常是RLC 串/并联谐振电路，本文就简单介绍了其三种连接方式如图，而了解这些基本电路的频率特性对于理解更复杂的电路甚至实用电路是非常有益的,并且对于深入了解其它重要的相关特性是十分有帮助的。

本文简单阐述了下面三种电路图的Z 、ω及Q 以及一些具体实际的应用。

下面是R 、L 、C 串/并联谐振电路的简图，如图1，图2，图3所示。

•R U•L U＋•U•C U图1,串联谐振电路RLC•U— 图2，并联谐振电路RLC图3,并联谐振电路C RL -1 RLC 串联与RLC 并联及RL-C 并联电路阻抗及谐振频率 1.1 RLC 串联电路的阻抗及谐振频率由图1知RLC 串联电路的复阻抗Z 和阻抗z 分别为()()22111CL R z L L j R C jL j R Z ωωωωωω-+=-+=-+=电路中的I 和z 以及U 之间的关系为：()221CL R U zU I ωω-+==(1)由于谐振时01=-C L ωω，故谐振时的电流 R U I I =00为。

了解LLC在谐振应用中的结构谐振式LLC拓朴，串联谐振式变换器(SRC)中的成员开始广泛地应用于消费类电子产品中，如LCD TV及PDP电视。

在这些应用中，需要高的安全性，可靠性及低的EMI，防止产品在移动及工作中失效。

为面对这些挑战，ONSEMI给出了新款的控制器NCP1395(低压驱动)和NCP1396(高压驱动)，致力于推动LLC型谐振电源。

当然，在此设计之前，要先了解谐振式电路结构及应用注意。

LLC变换器LLC变换器采用两个串联电感和一个串联电容，图1示出谐振电路的简化电路。

Ls是串联电感，Cs是串联电容，Lm是励磁电感。

图1 采用半桥电路驱动的LLC谐振电路简化的工作原理是：用两个50%占空比的脉冲去驱动QA和QB，以高压方波加到结点HB，用调节开关频率的方法控制功率流到输出侧，用变压器隔离初次级，励磁电感扮演二次侧电感Lm的角色，串入的电感Ls也可以是一个独立元件，或者与变压器磁集成。

在此情况下，令初次级的耦合退化，自然地增加漏感，以形成谐振元件，这里PROS和CONS包括了漏感元件。

在变压器中，成本及体积都降下，但是要保持精确的感量及谐振会增加难度。

在研究谐振变换器时，传统上要减少无源元件。

按图2安排，高压方波信号被取代。

按照基本概念，首先由谐波去近似(FHA)。

因为我们在操作一个LC 滤波器时，所有谐波可以考虑被拒绝，仅有基波通过。

当然这个状态保持时间由控制器驱动在谐振频率处。

图2提供一个简化的谐振槽路，实际点处的串联阻抗(Ls和Cs) 还要与对应负载并联。

图2 LLC谐振电路的实际阻抗网络谐振频率在两个不同的频率之间变化，取决于负载大小。

1，R L=0，短路，Lm消失，Zseries为短路，串联谐振点为：(1)在Fsw = Fs处，Zseries变为短路，AC传输功能降到1 (或0db)。

2，R L = ∞，轻载或空载条件下，Lm以与Ls串联形式出现，整个网络谐振在Fmin处。

LLC谐振转换器之分析飞兆半导体特稿2009年6月LLC谐振转换器之分析作者：飞兆半导体欧洲功率转换及工业产品市场开发经理Jon Harper 引言/摘要全球对降低能耗的需求正在促进节能技术的推广。

在70W - 500W交流输入电源中，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。

本文阐释了谐振转换器高效的原因，并探讨了LLC谐振转换器的功能和优势，最后简要分析了一个采用FSFR2100 LLC谐振转换器的电源。

采用谐振转换器的理由把能耗降至最低有许多好处：减少温室气体排放；减少不可再生能源的使用，以及降低运行电源的生命周期成本。

电源节能倡议不仅建议或规定不同负载条件下电源的效率，而且还包括了对待机功耗的要求。

在美国加州，50W以上的外部适配器的满负载效率必须大于85%。

80PLUS等自愿性倡议要求电源在20%、50%和100%不同负载条件下的效率都大于80%。

而欧盟正在对20大类产品进行评估，旨在于整个欧洲范围内推出节能规范，在其它地区的既有规范和自愿性标准预计将对欧盟规范有重大影响。

功率因数校正(PFC) 前端是电源常用的一项额外功能，例如80PLUS倡议就要求采用PFC的功能。

PFC可以节省耗电量，避免建筑物内第三阶谐波电流造成的一些问题，而PFC电路一般能产生380V-400V左右的恒定电压，这种窄输入电压范围大大有利于谐振拓扑的采用。

以往，前级临界连续Boost升压PFC和后级双管正激拓补，都是100W – 300W功率因数校正电源的首选拓扑，这种情况直到最近才有所改变。

这种拓扑简明易懂，是隔离型降压拓扑(正激拓扑) 的衍生结构，利用两个晶体管代替一个晶体管，可尽量减小晶体管成本，简化变压器设计。

此外，这种拓扑能够处理很宽的输入电压范围，具有很好的轻负载调节性能。

不过，它需要一个很大的输出电感，在大负载条件下的效率低于谐振转换器。

谐振转换器中的零电压开关谐振转换器的高效率优势源于它采用了零电压开关 (ZVS) 技术 [注1]。

LLC谐振变换器参数设计精品首先，LLC谐振变换器的参数设计需要考虑以下几个方面：输入和输出电压、频率、功率、效率、开关频率、磁性元件和电容等。

输入和输出电压是LLC谐振变换器的基本参数之一、输入电压决定了系统能否正常工作，稳定的输入电压是保证系统稳定性的前提。

输出电压则是根据具体应用需求来确定的，需要根据负载要求和系统功率需求来选择。

频率是LLC谐振变换器的另一个重要参数。

频率不仅决定了系统的工作状态，还影响了输出波形和效率。

通常情况下，选择合适的谐振频率可以提高系统的效率和稳定性。

功率是LLC谐振变换器设计中关键的参数之一、根据所需的输出功率和电压，可以确定变换器的输入功率，进而选择适合的开关器件和磁性元件。

在设计过程中，需综合考虑功率损耗、效率等因素。

效率是衡量LLC谐振变换器性能的重要指标。

合理的参数设计可以提高系统的效率，同时减少能量损失。

在参数设计中，需注意选取合适的电容、电感和开关频率等。

开关频率是LLC谐振变换器中需要考虑的另一个重要参数。

合适的开关频率可以提高系统的功率密度和效率。

但是过高的频率会增加开关损耗，过低的频率则会增加磁性元件的体积和重量。

磁性元件包括变压器和电感。

变压器的参数设计需要考虑输入输出电压比例、功率以及频率等因素。

电感的参数设计需要根据所需的电流和输出功率来选择。

合理的磁性元件设计可以提高系统的效率和稳定性。

最后，电容的参数设计也需要考虑进来。

合适的电容可以提高系统的稳定性和效率。

电容的选择需要综合考虑系统的频率和功率等因素。

综上所述，LLC谐振变换器的参数设计需要综合考虑输入和输出电压、频率、功率、效率、开关频率、磁性元件和电容等多个因素。

合理的参数设计可以提高系统的稳定性和性能，保证系统的正常工作。

LLC谐振电路工作原理及参数设计工作原理：1.负载谐振阶段：在负载谐振阶段，MOSFET开关管打开，电流从输入电源进入输出负载，而电感储能，谐振电容负责产生谐振回路。

由于负载谐振，电流连续存在，电压波形接近正弦波，减小了开关损耗和开关电磁干扰。

2.变压器谐振阶段：在变压器谐振阶段，MOSFET开关管关闭，存储在电感中的能量开始释放，能量在变压器和电容之间往复传输。

电容负责过滤电流中的高频分量，而电感负责限制电流的变化率，实现低开关噪声和小开关损耗。

在一定的频率范围内，变压器的自谐振频率与电容和电感参数的选择相关。

参数设计：1.谐振频率：谐振频率的选择可以根据电源和负载的要求进行优化。

一般来说，初始设计时可以选择频率较低的谐振频率，这样可以减小开关损耗和电磁干扰。

同时，还需要考虑到电感和谐振电容参数的合适选择，以避免谐振频率过低或过高，影响转换效率和稳定性。

2.谐振电容：谐振电容的选择可以根据谐振频率和电流要求来确定。

谐振电容的主要作用是在谐振过程中过滤高频分量。

较大的谐振电容可以减小开关电压应力，但也会增加功耗。

因此，需要在谐振电容大小和功耗之间进行合理的权衡。

3.电感参数：电感参数的选择通常由输入电压、输出功率和谐振频率等决定。

较小的电感值可以减小开关器件的电流冲击，降低开关损耗，但也可能影响电压稳定性。

因此，在设计中需要综合考虑电感值和其他元件参数的匹配。

4.开关管参数：开关管的参数设计主要涉及电压和电流的选择。

需要根据输入/输出电压、电流和负载特性等来选择合适的MOSFET开关管，确保工作在可靠的工作范围内，同时还要考虑开关损耗和热耗散等方面。

总之，LLC谐振电路的工作原理是通过充分利用谐振特性实现高效率的电源转换。

参数设计需要综合考虑谐振频率、谐振电容、电感参数和开关管参数等因素，以满足输入/输出要求，同时最大程度地提高转换器的效率和性能。

完整LLC原理讲解（课件）完整LLC 原理讲解（课件）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：什么是软开关；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D-S 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D-S 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）。

LLC串联谐振全桥DCDC变换器的研究首先，介绍LLC串联谐振全桥DCDC变换器的工作原理。

LLC谐振全桥DCDC变换器由LLC谐振反馈电路和全桥拓扑结构组成。

谐振电路由电容、电感和谐振电阻组成，能够实现谐振振荡。

而全桥拓扑结构则由四个开关管组成，其中两个开关管属于谐振臂，另外两个开关管属于全桥臂。

通过控制开关管的开关时间，实现对输入电压的变换。

LLC谐振全桥DCDC变换器具有高效率、高稳定性和低失真等特点，因此在电力电子领域得到广泛应用。

其次，分析LLC串联谐振全桥DCDC变换器的特点。

LLC谐振全桥DCDC变换器具有以下几个特点：首先，谐振拓扑结构使得该变换器具有高效率。

由于LLC谐振电路能够实现零电压和零电流开关，减小了开关损耗，提高了能量传输效率。

其次，LLC谐振全桥DCDC变换器能够实现高电压转换。

通过串联谐振电路，该变换器能够实现输入电压的放大和变换，使其适用于高电压转换应用。

再次，LLC谐振全桥DCDC变换器具有高稳定性。

谐振电路的振荡频率稳定，能够减小输出电压的波动，保证系统的稳定性。

然后，探讨LLC串联谐振全桥DCDC变换器的应用。

目前，LLC谐振全桥DCDC变换器在可再生能源和电动汽车领域得到广泛应用。

在可再生能源领域，由于太阳能和风能等能源的输出电压具有波动性，需要通过DCDC变换器进行能量转换和调节。

而LLC谐振全桥DCDC变换器具有高效率和高稳定性的特点，能够满足可再生能源转换的需求。

在电动汽车领域，LLC谐振全桥DCDC变换器能够实现车载电池的充电和高压至低压的能量转换，提高了电动汽车的能量利用效率。

最后，介绍LLC串联谐振全桥DCDC变换器的研究进展。

目前，对LLC串联谐振全桥DCDC变换器的研究主要集中在提高转换效率和减小器件损耗等方面。

例如，通过优化LLC谐振电路的参数和拓扑结构，提高谐振振荡效率；利用软开关技术，降低开关损耗，减小谐振电路的功耗。

此外，还有研究关注LLC串联谐振全桥DCDC变换器的控制策略和电磁兼容性等问题，提高变换器的稳定性和可靠性。