LLC谐振变换器工作原理

LLC谐振变换器的简化时域分析及参数设计LLC谐振变换器的简化时域分析及参数设计摘要：LLC谐振变换器是一种新型高效率、高性能的直流-直流变换器，具有输入输出电压和功率滑模控制、过零电压开关和损耗等特点。

与传统电压型、电流型转换器相比，LLC谐振变换器具有更低的开关损耗和更窄的频率溢出带宽，具有越来越广泛的应用。

本文简要介绍了LLC谐振变换器的工作原理及其应用领域，深入分析了LLC谐振变换器的简化时域模型及其参数设计方法，并通过MATLAB电路仿真验证了理论的正确性和准确性。

本文的研究为LLC谐振变换器的优化设计和控制提供了技术支持和理论基础。

关键词：LLC谐振变换器，时域分析，简化模型，参数设计，MATLAB仿真一、引言随着科技的不断发展和应用的广泛推广，对于高性能、高效率电力电子转换器的需求也越来越大，尤其在新能源领域的应用更是如此。

目前，随着新型电力电子器件的不断涌现和功能不断升级，电力电子转换器也在向着高效率、小体积、高性能等方向不断发展。

其中，LLC谐振变换器作为一种新型的高效率转换器，具有越来越广泛的应用前景。

二、LLC谐振变换器的工作原理及应用领域LLC谐振变换器是一种新型的直流-直流变换器，它在工作过程中利用并联电容、电感和谐振电容实现高效率的电力转换。

与传统的电压型和电流型转换器相比，LLC谐振变换器具有低开关损耗、低电磁干扰、窄频带溢出等优点，因此被广泛应用于新能源领域、工业自动化、医疗设备等领域。

LLC谐振变换器的基本电路如图1所示。

其中，L1和C1组成串联谐振网络，L2和C2组成并联谐振网络，用于实现高效率的功率转换。

电路的工作原理是在开关管K1和K2逆/正串联谐振的共振状态下，使得LLC谐振变换器的输出电压和输出电流产生一定的滞后关系，从而实现电力转换。

（图1：LLC谐振变换器基本电路图）三、LLC谐振变换器的简化时域模型及参数设计LLC谐振变换器是一种复杂的非线性电子电路，其精确模型具有较高的难度。

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。

《基于LLC谐振的双向全桥DC-DC变换器的研究》篇一一、引言随着电动汽车、可再生能源等领域的快速发展，DC-DC变换器作为电源系统中的关键设备，其性能的优劣直接影响到整个系统的效率与稳定性。

近年来，基于LLC（Lamp Lade & Capacitor）谐振的双向全桥DC-DC变换器因其在宽输入电压范围、高转换效率和低电磁干扰（EMI）等方面的优异表现，逐渐成为研究热点。

本文将详细探讨这一类变换器的工作原理、设计方法以及应用前景。

二、LLC谐振的双向全桥DC-DC变换器的工作原理LLC谐振的双向全桥DC-DC变换器是一种新型的电力电子变换器，其工作原理基于谐振现象。

在电路中，通过控制开关管的通断，使电路中的电感、电容和开关管等元件产生谐振，从而实现能量的高效传输。

与传统的DC-DC变换器相比，LLC谐振的双向全桥DC-DC变换器具有更高的转换效率和更低的电磁干扰。

该变换器由两个全桥电路组成，每个全桥电路包含四个开关管。

通过控制开关管的通断，可以实现能量的双向流动。

在正向传输过程中，输入侧的全桥电路将直流电转换为高频交流电，经过LLC谐振网络后，再由输出侧的全桥电路整流为直流电输出。

在反向传输过程中，则相反。

三、设计方法设计LLC谐振的双向全桥DC-DC变换器时，需要考虑多个因素，如输入电压范围、输出电压要求、转换效率等。

设计过程中主要包括以下几个步骤：1. 确定电路拓扑结构：根据应用需求选择合适的电路拓扑结构，如全桥电路、半桥电路等。

2. 确定谐振元件参数：包括谐振电感、谐振电容和谐振频率等参数的设计与选择。

3. 控制策略设计：根据应用需求设计合适的控制策略，如PWM控制、SPWM控制等。

4. 仿真验证：通过仿真软件对电路进行仿真验证，确保设计的合理性和可行性。

四、应用前景LLC谐振的双向全桥DC-DC变换器在多个领域具有广泛的应用前景。

首先，在电动汽车领域，该变换器可用于电池管理系统，实现电池的充放电管理以及能量回收等功能。

全桥llc开关电源原理
全桥LLC开关电源是一种高效率、高性能的电源拓扑结构，常用于工业电子、通信设备和电源适配器等领域。

全桥LLC开关电源的原理可以从多个角度来解释。

首先，从电路结构来看，全桥LLC开关电源由LLC谐振变换器和全桥变换器两部分组成。

LLC谐振变换器由电感L、电容C和电阻R组成，通过谐振实现零电压开关(ZVS)和零电流开关(ZCS)，从而减小开关损耗，提高效率。

全桥变换器由四个功率开关管组成，可以实现双向开关控制，从而实现输出电压的调节和控制。

其次，从工作原理来看，全桥LLC开关电源在工作时，首先通过LLC谐振变换器将输入电压进行谐振变换，降低电压的峰值和开关损耗，然后通过全桥变换器进行电压变换和输出控制。

在整个工作过程中，LLC谐振变换器的谐振特性使得电路在开关过程中产生的电压和电流波形更加柔和，减小了电磁干扰和损耗，提高了电源的稳定性和可靠性。

另外，从性能特点来看，全桥LLC开关电源具有高效率、高功率密度、低电磁干扰等优点。

由于谐振特性的引入，使得电源在高
频率下工作时仍能保持较高的效率，同时减小了体积和重量，适合于要求功率密度高的场合。

另外，全桥结构的双向控制使得电源输出电压范围更加灵活，适用于不同的应用场景。

总的来说，全桥LLC开关电源通过LLC谐振变换器和全桥变换器的组合实现了高效率、高性能的电源转换，具有较好的稳定性和可靠性，适用于多种工业和通信设备领域。

LLC谐振变换器及L6599原理⽬录引⾔⼀、LLC谐振变换器原理 (2)⼆、LLC谐振腔之元件设计 (3)三、L6598\L6599芯⽚资料 ...................................................................... 错误！未定义书签。

1、L6599 芯⽚介绍............................................................................................... 错误！未定义书签。

2、芯⽚与典型⽅框图 (5)3、PIN脚功能 (5)4、典型电源系统图 (6)5、振荡器 (7)6、⼯作在轻载或⽆载时 (8)四、 L6599的⼯作流程1、L6599供电回路 (8)2、L6599的启动 (9)3、L6599稳压原理 (10)4、L6599的SCP保护及次级OCP保护 (11)附：过流延时保护电路 (12)引⾔随着开关电源的发展，软开关技术得到了⼴泛的发展和应⽤，已研究出了不少⾼效率的电路拓扑，主要为谐振型的软开关拓扑和PWM型的软开关拓扑。

近⼏年来，随着半导体器件制造技术的发展，开关管的导通电阻，寄⽣电容和反向恢复时间越来越⼩了，这为谐振变换器的发展提供了⼜⼀次机遇。

对于谐振变换器来说，如果设计得当，能实现软开关变换，从⽽使得开关电源具有较⾼的效率。

LLC谐振变换器实际上来源于不对称半桥电路，后者⽤调宽型(PWM)控制，⽽LLC谐振是调频型（PFM）。

⼀、LLC谐振变换器原理图⼀、LLC谐振原理图图⼆、LLC谐振波形图图⼀和图⼆分别给出了LLC 谐振变换器的电路图和⼯作波形。

图⼀中包括两个功率MOSFET （S1和S2），其占空⽐都为0.5；谐振电容Cs ，副边匝数相等的中⼼抽头变压器Tr ，Tr 的漏感Ls ，激磁电感Lm ，Lm 在某个时间段也是⼀个谐振电感，因此，在LLC 谐振变换器中的谐振元件主要由以上3个谐振元件构成，即谐振电容Cs ，电感Ls 和激磁电感Lm ；半桥全波整流⼆极管D1和D2，输出电容Cf 。

llc电源谐振电容上的波形（原创版）目录一、LLC 电源谐振电容上的波形概述二、LLC 电源的工作原理三、谐振电容上的波形分析四、LLC 电源在高压大功率场合的应用五、结论正文一、LLC 电源谐振电容上的波形概述LLC（Longo-Lissajous-Curve）电源谐振电容上的波形，是一种在电力电子领域广泛应用的电源技术。

LLC 电源采用三相三电平谐振直流变换器，具有电压波动小、效率高、输出电流品质好等优点，适用于高压大功率场合。

二、LLC 电源的工作原理LLC 电源的工作原理是通过三相交流电压控制三个电感器的电流，使得电感器电流之间存在 120°的相位差，从而实现谐振。

同时，通过调整电感器电流的大小，实现输出电压的控制。

在此过程中，谐振电容上的波形会呈现出特定的变化规律。

三、谐振电容上的波形分析在 LLC 电源中，谐振电容上的波形是关键参数之一。

根据电容上的波形，可以分析出电源系统的工作状态，如电容电压、电流、功率因数等。

谐振电容上的波形通常具有以下特点：1.波形呈正弦波状：谐振电容上的电压波形呈正弦波状，且与输入电压的频率保持同步。

2.波形幅值：波形的幅值反映了谐振电容上的电压大小，与电源系统的工作状态有关。

3.波形相位：谐振电容上的电压波形相位与输入电压相位保持一致，可以通过相位差来判断电源系统的工作状态。

四、LLC 电源在高压大功率场合的应用由于 LLC 电源具有电压波动小、效率高、输出电流品质好等优点，因此在高压大功率场合具有广泛的应用前景。

例如，在电力系统、轨道交通、工业控制等领域，LLC 电源可以提高设备的运行效率和稳定性，降低能源损耗，实现绿色节能。

五、结论总之，LLC 电源谐振电容上的波形是一种重要的电源技术，适用于高压大功率场合。

通过分析谐振电容上的波形，可以了解电源系统的工作状态，进一步提高电源的性能。

高效率LLC谐振变换器研究共3篇高效率LLC谐振变换器研究1LLC 谐振变换器是现代开关电源领域中使用最广泛的拓扑结构之一。

具有输出电流大，输出稳定性好，转换效率高等优点。

因此，在许多电源电路中得到了广泛应用。

下面将从多方面介绍LLC 谐振变换器的研究进展。

一、LLC谐振变换器的拓扑结构LLC 谐振变换器的基本结构分为三个部分：LLC 谐振网络、中间转换电路和输出电路。

其中 LLC 谐振网络用于限制输出电压与输入电压之间的电压波动，中间转换电路将输入电压转换为谐振电流，输出电路的主要作用是过滤高频噪声，并将谐振电流转化为输出电压。

二、LLC谐振变换器的运行原理LLC 谐振变换器的原理是利用谐振网络与变压器的耦合实现输入电压的变换。

当跨越一个半周期的时间后，变压器的端子电压反向，LLC 谐振网络中原本储存的自由振荡能量会被耗散掉，把谐振电容释放成电压。

输出电压也随之产生。

三、LLC谐振变换器的优点1.高效率:相比其他开关电源拓扑结构，LLC 谐振变换器的转换效率更高。

2.输出稳定性好:由于LLC谐振变换器的输出电压是由谐振电容的能量释放而来的，因此其输出的稳定性和纹波较小。

3.小型化:LLC谐振变换器的整体尺寸较小，能够满足在狭小空间内集成高功率器件。

四、LLC谐振变换器研究的难点LLC谐振变换器的实现复杂，需要同时考虑谐振网络和变压器的设计、控制策略的选择以及严格的保护功能，这都是研究LLC谐振变换器的难点。

其中，谐振网络的设计需要选择合适的电感、电容和阻尼电阻，使得LLC谐振变换器在工作时达到电磁兼容性和稳定性。

此外，控制策略的选择也有待进一步研究，目前常用的有固定频率控制和变频控制。

再者，由于LLC谐振变换器在进行转换时容易出现一些非理想的情况，如过载、过流等，因此加强保护功能也是LLC谐振变换器研究的难点。

五、LLC谐振变换器未来的发展趋势LLC谐振变换器在实际应用中已经取得了很大的成功，但在某些方面还存在诸多问题。

双向全桥cllc谐振拓扑工作原理简介双向全桥cllc谐振拓扑是一种常见的直流-直流电源变换器拓扑结构，其工作原理基于谐振原理。

该拓扑结构由四个开关管、两个电感和两个电容构成，其中电感和电容组成了谐振电路。

当开关管进行合/断开操作时，谐振电路中将产生谐振波形，进而实现对输入电压的变换。

此外，双向全桥cllc谐振拓扑还配备了逆变器和整流器两个模块，用于实现直流电源的输出以及对输出电压的调节。

逆变器模块将DC电源转换为AC电源，整流器模块则将AC电源转换为DC电源。

通过逆变器和整流器两个模块的协同作用，双向全桥cllc谐振拓扑可以实现双向电流流通，即电源可以向输出负载提供电能，同时输出负载也可以向电源反馈电能，以实现能量的互相转换。

总之，双向全桥cllc谐振拓扑拥有高效、可靠、稳定等优点，在各类直流-直流电源变换器应用中得到广泛应用。

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LLC谐振半桥原理LLC半桥谐振变换器是一种高效的交流直流（AC-DC）电源拓扑结构，广泛应用于电力电子和工业控制领域。

它利用谐振原理实现了高效能的能量转换。

以下是对LLC谐振半桥原理进行详细解释的文章。

一、LLC谐振半桥的结构和工作原理LLC谐振半桥的工作原理是基于谐振原理。

当半桥开关MOSFET关闭时，输入直流电源充电谐振电感L和谐振电容C。

当半桥开关MOSFET打开时，谐振电感L和谐振电容C形成一个谐振电路，将储存的能量传输到输出负载上。

在谐振过程中，谐振电容C的电压和谐振电感L的电流之间会发生180度的位相差，这使得能量传输更加有效。

为了保持LLC谐振半桥的谐振状态，谐振频率必须与输入直流电压的频率一致。

通过谐振电感L和谐振电容C的合理设计，可以使得谐振频率与输入电压的频率高度匹配，并且能够在宽输入电压范围内保持谐振状态。

二、LLC谐振半桥的优点1.高效能：LLC谐振半桥利用谐振原理实现能量的传输，能够减少功率损耗，提高能量转换效率。

此外，LLC谐振半桥还采用零电压开关技术，能够减少开关损耗，进一步提高功率转换效率。

2.高输入功率因数和低输入谐波：由于LLC谐振半桥的谐振特性，它能够在宽范围内实现高功率因数和低谐波输出。

这对于工业控制系统和电力电子设备非常重要，可以减少输入功率的失真，提高设备的稳定性。

3.宽输入电压范围：LLC谐振半桥可以适应广泛的输入电压范围。

由于谐振电感L和谐振电容C的合理设计，可以在宽范围内实现稳定的谐振。

这使得LLC谐振半桥适用于不同的电力电子设备和控制系统。

4.低干扰：由于LLC谐振半桥采用了零电压开关技术，减少了开关的干扰噪声，进一步降低了系统的干扰水平。

这对于要求高抗干扰性能的电力电子设备和工业控制系统非常重要。

三、总结LLC谐振半桥是一种高效能的交流直流电源拓扑结构，利用谐振原理实现了高效能的能量转换。

它具有高功率因数、低谐波输出、宽输入电压范围和低干扰等优点。

LLC谐振变换器要提高主变换器能效,可以采用以下四种方式:一是降低导通损耗或者是减小初级峰值电流和均方根电流来降低一次导通损耗;二是采用软开关技术降低开关损耗;三是减小整流器的压降,例如采用低的正向压降二极管或者FET整流器,来降低二次损耗; 四是采用更好的磁芯材料来降低磁芯损耗.杨恒.LED照明驱动器设计步骤详解[M].北京：中国电力出版社.20101软开关技术的提出（电力电子技术-西安交通大学王兆安黄俊第四版）还是从小型化、轻量化的发展趋势看，装置的效率以及电磁兼容的要求变得更高。

当提高开关频率，开关损耗增加，电路的效率下降，电磁干扰也增大，这里提出了软开关技术，它是利用谐振的辅助换流手段，从而解决电路的开关损耗和开关噪声的问题。

硬开关：开关过程中，电压电流均不为零，出现重叠，因此导致开关损耗（电路效率的降低、阻碍开关频率的提高）。

并且，电流电压变化很快，波形有明显的过冲，导致了开关噪声（电磁干扰EMI）。

如图5-1所示：图5-1 硬开关电路波形软开关：通过增加电感、电流等谐振元件，构成辅助换流网络，在开关过程的前后引入谐振过程。

开关开通前电压降为零，或者关断之前电流降为零，消除电压电流之间的重叠，降低电压电流的变化率，减小开关损耗和开关噪声。

如图5-2所示：图5-2 软开关电路波形主要的软开关拓扑结构有:结合本文设计要求,将采用双电感加单电容的谐振变换器。

2谐振变换器的发展为了降低开关损耗和开关噪声，并且容许高频运行，谐振开关技术得到了发展。

在各类的谐振变换器中，LC串联谐振变换器是最简单也是最普遍的。

1）LC串联谐振变换器电路中电感与电容串联，形成一个串联谐振腔。

这个谐振腔的阻抗与负载串联，则由于其串联分压作用，增益总是小于1。

谐振腔的阻抗与频率有关，在其谐振频率fr下阻抗最小，此时的增益也最大。

根据电路的直流特性可知：① fs>fr时,开关管 Q-->ZVS；②轻载时，fs要变化很大才能保证输出电压不变;③ Vin增大时,fs增大使输出电压保持不变。

LLC谐振变换器设计与优化廖鸿飞（fly)11 LLC的工作原理22 LLC的参数设计33 LLC的设计步骤LLC的工作原理LLC 拓扑结构输入变换谐振网络整流输出112r r r f L C π=212()r r m rf L L C π=+软开关原理IrVm当频率高于谐振频率，谐振网络将呈现感性，即电流滞后于电压，因此下管关断开关后，谐振电流将从Q1的寄生体二极管流过，使得Q1能实现ZVS。

谐振槽路的输入为方波，有效值为：通过对其进行傅里叶分解得到其基波分量：2()sin(2)iFHA dc s V t V f t ππ=2iFHA dcV V π=LLC 的等效分析此分析同样适用于全波整流：RLD3D4D1D2C1AC 1V1acI oI LLC 整流输出电流为正弦波，因此：222Io Ip Iac(rms)ππ==即：Iac(rms)Io22π=由功率守恒可得：oFHA 22Eac(rms)V Vo π==因此等效负载：L22Eac(rms)8Vo 8Rac R Iac(rms)Io ππ===L28Roac R π=因此折算至原边的等效负载：2L2n 8Rac R π=LLC 的等效分析因此谐振网络增益:22221(,,)111(1)()n n n nM f k Q Q f k kf f =+-+-输入输出关系:在复频域中，LLC 电路可以简化为:o m acin r m acrV SL //R M 1V SL SL //R SC ==++LLC 的增益曲线LLC 有三种工作模式：1s r f f =，1s r f f >和21r s r f f f <<在三种工作模式中有不同的特性，应根据设计要求进行选择。

三种模式特点1s r f f =1s r f f >21r s r f f f <<最理想的情况，谐振网络增益为1，负载变化不影响输出电压。

谐振网络增益小于1，增益曲线平缓，负载调节特性较差。

LLC谐振变换器的谐振模式原理及最大增益分析张澧生【摘要】LLC谐振变换器具有高效率功率变换和宽范围输入电压适应性的突出优势,但是关于变换器最大增益的研究还存在明显不足.为此,以LLC谐振变换器的最大增益为研究对象,根据串并联谐振的进行过程对变换器的谐振模式进行了划分,即变换器可分为欠谐振、完全谐振和过谐振3种谐振模式.当变换器工作在完全谐振模式时,变换器增益达到最大值,对应的开关频率称为临界频率.最后,通过建立变换器状态方程推导得到最大增益和临界频率的时域表达式,并结合仿真和实验验证了理论分析的准确性.【期刊名称】《华东师范大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2015(000)001【总页数】9页(P203-211)【关键词】LLC谐振变换器;谐振模式;临界频率;最大增益【作者】张澧生【作者单位】湖南机电职业技术学院电气工程系,长沙410151【正文语种】中文【中图分类】TM46伴随着电力电子功率变换技术的不断发展，高功率密度成为开关电源发展的主要制约因素之一［1-2］.为了实现高功率密度的目标，开关电源需要工作在更高的开关频率和更高的效率下.开关频率的提高可以有效减小磁性元件等无源元件的尺寸，而效率的提高则减小了散热器的尺寸.除此之外，在多数应用场合中对电源的掉电保持时间有着明确要求.为了满足掉电保持要求，开关电源需要保持正常输出即使输入电压处于最低水平，即开关电源中所选用的拓扑需要具备宽输入电压范围的能力［3］.在众多拓扑中，LLC谐振变换器因其在高效率功率变换和宽范围输入电压方面的突出优势，已经成为中小功率开关电源的最佳拓扑［4-5］.一方面，在额定工况下，变换器的开关频率接近于谐振频率（图1中Lr和Cr的特征谐振频率），原副边开关管均能实现软开关，开关损耗和导通损耗均处于较低的水平，因此功率变换效率高.另一方面，当输入电压降低时，通过减小开关频率可提高变换器增益以保证输出电压稳定，因此变换器的输入电压宽范围适应性强.为了满足掉电保持功能的要求，变换器需要具备一定的宽范围输入电压适应性［7］.当输入电压处于额定水平时，开关频率接近谐振频率，以获得最高的功率变换效率；当发生掉电情况时，由于掉电保持电容的作用，输入电压会沿着曲线的轨迹下降，变换器的开关频率需要根据输入电压水平进行实时减小以维持输出电压的稳定.为了满足掉电保持时间要求，需要获得变换器的最大增益以优化掉电保持电容的容量.因此，从宽范围输入电压适应性的角度出发，在设计LLC谐振变换器时，不仅要考虑额定工况，也要考虑最小输入电压工况.然而由于理论分析的复杂性，目前就LLC谐振变换器的最大增益还没有准确的数学分析与推导.因此现有的LLC谐振变换器的设计方法一般只考虑额定工况［6-8］.也有少数文献报道了宽范围输入电压设计方法［9-11］，但利用这些方法得到最大增益的过程或结果都存在一定的不足之处.文献［9］提出了利用基波近似分析方法设计宽电压输入LLC谐振变换器.额定工况下，开关频率接近谐振频率，此时该方法得到的增益与实际增益基本一致.但是当开关频率远离谐振频率时，该方法得到的增益和实际增益存在较大偏差.该偏差的大小与开关频率远离谐振频率的程度有关，越远离，偏差越大.因此利用该方法得到的最大增益在准确度上存在明显不足.文献［10］针对基波近似分析方法不能准确反映LLC谐振变换器增益特性的不足，提出了一种基波分析法结合时域仿真得到变换器的仿真增益曲线，并用该曲线指导谐振腔设计.然而该方法是通过仿真手段获得变换器的最大增益，不仅需要在计算机上进行大量仿真工作，同时对变换器最大增益分析缺乏理论指导意义.文献［11］提出了LLC谐振变换器的一种简化的时域分析模型，并基于该模型推导得到了变换器的增益曲线，相比于传统的基波近似分析方法，该方法明显地减小了开关频率远离谐振频率附近区域的增益误差（理论增益与实际增益的偏差）.但是该方法没有对变换器最大增益运行工况进行深入研究，因此所得到的最大增益在准确度上也存在一定不足.总结已有的研究和文献报道，目前在学术界和工业界，还没有提出LLC谐振变换器最大增益的精确分析方法.为此，本文对LLC谐振变换器在最大增益点及其附近工作区域进行了深入研究，提出了一种变换器最大增益的精确的数学分析方法.首先，本文结合模态分析法和状态方程法搭建了变换器在最大增益运行工况下的数学模型.变换器存在临界频率fc，当开关频率fsw等于fc时，变换器工作在完全谐振模式，此时变换器增益达到最大值.完全谐振模式下变换器由两个模态组成：串联谐振模态和能量输出模态，分别建立两个模态下的状态方程，从而获得变换器在最大增益运行工况下的数学模型.其次，本文根据各模态之间的过渡条件，结合所建立数学模型求解得到变换器的最大增益及其对应临界频率的时域表达式.最后，本文通过仿真和实验研究验证了理论分析的准确性.1.1LLC谐振变换器的拓扑结构LLC谐振变换器的拓扑结构如图1所示，变压器原边为全桥逆变结构，副边为全桥整流结构.三元件谐振腔由励磁电感Lm、谐振电感Lr和谐振电容Cr构成.图1中ir为谐振腔电流，im为励磁电感电流，irec为整流输出电流，vCr为谐振电容电压.当LLC谐振变换器工作在串联谐振状态时，副边整流二极管导通，励磁电感电压被输出电压钳位，谐振腔进行串联谐振，能量直接通过变压器传送到副边，此时的谐振模式相对简单.但是当副边整流二极管关断后的谐振过程则要复杂得多.此时变换器工作在串并联谐振状态，谐振腔的谐振进行过程与开关频率密切相关.存在一个临界频率fc，使得fsw＞fc时，变换器工作在欠谐振模式；fsw=fc时，变换器工作在完全谐振模式；fsw＜fc时，变换器工作在过谐振模式.1.2过谐振模式下变换器的工作原理过谐振模式的工作波形如图2所示，［t0～t1］时间内为串联谐振模态，［t1～t3］为串并联谐振阶段.在该模式下可以将变换器在［t1～t3］时间内的串并联谐振过程分为2个模态：能量输出模态和能量回馈模态.模态1［t1～t2］：能量输出模态.该模态内，Q1和Q3导通，副边二极管截止，输入侧输出能量，其能量流向图如图3（a）所示.模态2［t2～t3］：能量回馈模态.该模态内，Q1和Q3驱动信号没有消失，但是电流反向，副边二极管保持截止.谐振腔能量通过Dj1和Dj4回馈给输入侧，其能量流向图如图3（b）所示.1.3其他模式下变换器的工作原理当变换器工作在其他模式时，串并联谐振过程只有能量输出模态（图3（a）所示）.根据t2时刻谐振腔电流的大小，可以进一步地划分为两种谐振模式：当ir（t2）＞0时，为欠谐振模式；当ir（t2）=0时，为完全谐振模式，此时的开关频率即为临界频率.这里给出完全谐振模式的工作波形，如图4所示.在开关管导通期间，励磁电流线性变化，其变化率由输出电压决定.当励磁电流与谐振腔电流相等时，励磁电感参与谐振，并且将储存在变压器中的能量释放给谐振电容.如果每个开关半周期内励磁电流变化到零，那么储存在变压器和谐振电感中的能量就会全部释放给谐振电容，电容两端电压达到最大，此时变换器工作在完全谐振模式，变换器增益达到最大值.下面通过建立完全谐振模式下的状态方程推导变换器最大增益与临界频率.2.1完全谐振模式下的状态方程［t0～t1］时间内为串联谐振，微分方程见式（1），其初始条件满足ir（t0）=0，vCr（t0）=-VCr pk.根据式（1）及其初始条件，可推导得到［t0～t1］时间内的状态方程为式（2）中［t1～t2］时间内为串并联谐振，满足ir（t）=im（t），谐振腔微分方程为vCr（t）的初始值为vCr（T1），ir（t）的初始值为ir（T1）.求解可得［t1～t2］时间内的状态方程为式（4）中2.2最大增益与临界频率为了推导最大增益，需要找到Vo、T1、T2和VCrpk之间的关系.由于有4个未知量，因此需要列写4个方程.根据串联谐振结束时刻，谐振腔电流与励磁电流相等，可得ir（T1）=im（T1）. 根据串并联谐振结束时刻，谐振腔电流为0以及谐振电容电压达到最大值，可得ir （T2）= 0，vCr（T2）=VCrpk.将ir（T1）和vCr（T1）都代入ir（T2）和vCr （T2）.化简得到再根据串联谐振时间内，输入侧通过谐振腔将能量传输到输出侧可得式（8）中Ro为输出负载，化简得至此，完成了求解最大增益所需4个方程的建立.从式（5）可以得到，最大增益Mpk表达式为可以发现，可通过代入VCrpk和T1计算得到最大增益.谐振电容电压幅值VCrpk可通过联立式（5）和式（7），化简可得从式（11）可知，VCrpk可表示为T1和T2的函数.下面给出这两个时间量的计算.联立式（5）和式（10），化简可得T2也表示为了T1的函数，因此求得T1的结果，也就获得了其余未知量的结果.联立式（5）和式（6），化简可得联立式（12）和式（13）可得式（14）虽然只有一个未知变量T1，但是很难得到T1的解析表达式.在计算软件（比如Mathcad或Matlab）的帮助下，可以很容易地求解式（14）的方程，从而计算得到T1.再将T1代入式（12）或式（13）计算得到T2.将T1和T2代入式（11）计算得到谐振电容电压峰值VCrpk.最后将T1、T2和VCrpk一起代入式（10）计算得到最大增益Mpk.临界频率fc可以表示为fc=1/2（T1+T2），即最后，将T1和T2代入式（15）计算得到临界频率fc.至此，完成了LLC谐振变换器最大增益和临界频率的推导.为了验证本文所提出的理论分析的准确性，设计了一台100W的LLC谐振变换器样机，输入电压为20～60V，输出电压为400V.仿真和样机中的主要参数为：励磁电感Lm为30uH，谐振电感Lr为3uH，谐振电容Cr为220nF，谐振频率fr 为196kHz，变压器匝比n为0.147（原边5匝，副边34匝）.样机中主要元器件型号为：MOSFET选用IPP086N10N3，整流二极管选用MUR460，变压器选用PQ32/30骨架（PC40磁芯），谐振电感选用PQ20/20骨架（PC40磁芯）.图5为额定输入电压下的满载工作波形.图5（a）和5（b）分别为变换器在额定工况下的PSIM仿真波形和实验波形.从图5中可以看出，仿真与实验波形吻合.图5中的变量T为额定工况下的开关周期.仿真时开关频率为196kHz，实验时开关频率为192kHz，开关频率基本一致.图6为最低输入电压下满载工作波形，变换器的仿真与实验波形波形.图6（a）和6（b）分别为变换器工作在最大增益点工况下的PSIM仿真波形和实验波形.对比图6的仿真与实验结果可以看出，仿真和实验波形均与理论分析吻合.最大增益分析的理论与实验结果对比结果如表1所示.从表中可以看出，理论分析与仿真结果基本吻合.在最大增益方面，理论分析时不考虑死区时间和寄生参数的影响，而这些因素均会导致最大增益的下降.从表中数据来看，最大增益理论值与实验值的误差为2.97%，已经具有较高的精度，满足工程设计要求.本文根据串并联谐振进行过程将LLC谐振变换器分为欠谐振、完全谐振和过谐振三种模式.在过谐振模式下，开关管无法实现零电压开通，因此设计时需要避免进入该模式.根据变换器在完全谐振模式下将获得最大增益的原理，并通过建立状态方程推导得到最大增益与临界频率的理论值，最后进行了仿真与实验研究，对比了理论值、仿真值和实验值之间的差异，从而验证了本文所提原理和计算模型的准确性.本文所做工作可应用于对最大增益有精确要求的LLC谐振变换器宽范围输入电压场合.［1］VANWYK J D，LEE F C，BOROYEVICH D，et al.A future approach to integration in power electronics system［C］//The 29th Annual Conference on Industrial Electronics Society.New York：IEEE Press，2003：1008-1019.［2］REN Y C，XU M，SUN J L，et al.A family of high power density unregulated bus converters［J］.IEEE Transactions on Power Electronics，2005，20（5）：1045-1054.［3］KIM B C，PARK K B，MOON G W.Asymmetric PWM control scheme during hold-up time for LLC resonant converter［J］.IEEE Transactions on Industrial Electronics，2012，59（7）：2992-2997.［4］YI K H，MOON G W.Novel two-phase interleaved LLC series resonant converter using a phase of the resonant capacitor［J］.IEEE Transactions on Industrial Electronics，2009，56（5）：1815-1819.［5］郭稳涛，何怡刚.基于复形法的LLC谐振变换器最优设计方法及其实现［J］.华东师范大学学报：自然科学版，2013，3：176-185+218.［6］KIM B C，PARK K B，KIM C E，et al.LLC resonant converter with adaptive link-voltage variation for a high-power density adapter［J］.IEEE Transactions on Power Electronics，2010，25（9）：2248-2252.［7］ZHANG X，YOU W，YAO W，et al.An improved design method of LLC resonant converter［C］//2012 IEEE Industrial Symposium on Industrial Electronics.New York：IEEE Press，2012：166-170.［8］牛志强，王正仕.高效率半桥LLC谐振变换器的研究［J］.电力电子技术，2012，46（6）：64-65+87.［9］朱妹妹，刘闯，胡耀华，等.宽电压输入半桥型LLC谐振变换器设计与实验［J］.电力电子技术，2012，46（3）：65-67.［10］马皓，祁丰.一种改进的LLC变换器谐振网络参数设计方法［J］.中国电机工程学报，2008，28（33）：6-11.［11］肖文英，董海兵.全桥LLC谐振变流器的简化时域模型及其应用［J］.华东师范大学学报：自然科学版，2013，5：119-129.。

llc全桥电路原理LLC全桥电路原理引言：LLC全桥电路是一种常见的电力电子变换器拓扑结构，广泛应用于电力系统中。

本文将介绍LLC全桥电路的原理及其工作方式，以及其在电力系统中的应用。

一、LLC全桥电路的原理LLC全桥电路由LLC谐振电路和全桥逆变器组成。

LLC谐振电路由电感、电容和电阻组成，用于实现电能的存储和传输。

全桥逆变器由四个开关管组成，用于将直流电能转换为交流电能。

二、LLC全桥电路的工作方式LLC全桥电路的工作方式如下：1. 输入电压经过整流电路得到直流电压，然后通过LLC谐振电路进行滤波和存储。

2. 经过滤波后的直流电压通过全桥逆变器进行逆变，得到交流电压。

3. 逆变后的交流电压经过输出滤波电路，得到稳定的输出电压。

三、LLC全桥电路的优点LLC全桥电路具有以下优点：1. 高效性：LLC全桥电路采用谐振电路，能够实现零电压开关和零电流开关，提高了能量转换的效率。

2. 低噪声：LLC全桥电路采用谐振电路，能够减少电磁干扰和噪声。

3. 宽输入电压范围：LLC全桥电路能够适应不同的输入电压范围，具有较好的适应性。

4. 高可靠性：LLC全桥电路采用多级结构，能够提高系统的可靠性和稳定性。

四、LLC全桥电路在电力系统中的应用LLC全桥电路在电力系统中有广泛的应用，主要包括以下方面：1. 电力变换器：LLC全桥电路可以用于电力变换器中，实现直流电能到交流电能的转换。

2. 电力调节器：LLC全桥电路可以用于电力调节器中，实现对电力的调节和控制。

3. 电力逆变器：LLC全桥电路可以用于电力逆变器中，将直流电能转换为交流电能，供给电力系统中的负载。

结论：LLC全桥电路是一种重要的电力电子变换器拓扑结构，具有高效性、低噪声、宽输入电压范围和高可靠性等优点。

在电力系统中，LLC 全桥电路有着广泛的应用前景，可以实现电能的转换、调节和逆变。

通过深入理解LLC全桥电路的原理和工作方式，可以更好地应用于实际工程中，提高电力系统的效率和稳定性。

双向全桥cllc谐振拓扑工作原理简介
双向全桥CLLC谐振拓扑是一种在电力电子领域中常见的拓扑结构，具有高效、高可靠性、高性能等特点，广泛用于变换器、逆变器、电轨等领域。

本文将从它的工作原理入手，深入介绍这一拓扑。

I. 实现目标
双向全桥CLLC谐振拓扑的主要目标是实现直流电源与负载之间的双向
电能转换，同时具备高效、高可靠性、低损耗、小体积等优点。

II. 拓扑结构
双向全桥CLLC谐振拓扑由两组桥臂(上桥臂、下桥臂)、矩形谐振电感、矩形谐振电容及一定数量的二极管组成。

其中，上桥臂由四个MOSFET
管组成，下桥臂由四个反并联的二极管组成，矩形谐振电感和矩形谐
振电容组成了谐振网络。

III. 工作原理
在正向工作状态下，电能从电源流向负载，此时，上桥臂的MOSFET管
开启，下桥臂的二极管导通。

在这种状态下，矩形谐振电容和电感构
成了谐振电路，使电压呈谐振波形，从而减小了开关器件的损耗。

在反向工作状态下，负载向电源反馈功率时，上桥臂的MOSFET
管关闭，下桥臂的二极管导通，用谐振电路中的能量反馈给电源。

这
种状态下，矩形谐振电容和电感也构成了谐振电路，将电压呈谐振波形。

IV. 特点和应用
1. 双向全桥CLLC谐振拓扑具有高效、高可靠性、低损耗、小体积等
特点，可以实现直流电源与负载之间的双向电能转换。

2. 双向全桥CLLC谐振拓扑广泛应用于电力电子，如变换器、逆变器、电轨等。

综上所述，双向全桥CLLC谐振拓扑是一种高效、高可靠性、低
损耗、小体积的电力电子结构，具有广泛的应用前景。

在实际应用中，仍需结合具体需求进行实际应用。

《基于LLC谐振的双向全桥DC-DC变换器的研究》篇一一、引言随着电力电子技术的发展，DC-DC变换器作为直流电源转换的关键设备，其在现代电子设备中得到了广泛应用。

近年来，LLC谐振技术在DC-DC变换器中受到了越来越多的关注，因为其能够提供高效、低损耗和优异的电压调整能力。

本文将重点研究基于LLC谐振的双向全桥DC-DC变换器，探讨其工作原理、性能特点以及应用前景。

二、LLC谐振技术概述LLC谐振技术是一种基于电容、电感和谐振二极管的谐振电路，用于提高DC-DC变换器的效率。

它具有较高的电压转换比、低损耗和较小的电流纹波等优点。

LLC谐振变换器主要包括一个原边侧和副边侧的谐振电路，以及控制开关的工作周期。

通过控制开关的开通和关断，实现能量的传输和转换。

三、双向全桥DC-DC变换器结构与工作原理双向全桥DC-DC变换器采用全桥拓扑结构，结合LLC谐振技术，实现能量的双向传输和转换。

该变换器由四个开关管组成原边侧全桥电路，以及一个对应的副边侧全桥电路。

原边侧全桥电路中的开关管控制着能量的传输方向和传输速度。

在正向传输时，原边侧的开关管交替开通和关断，使能量从输入端传输到输出端。

在反向传输时，通过控制开关管的导通顺序和占空比，实现能量的回馈。

四、性能特点与优势分析基于LLC谐振的双向全桥DC-DC变换器具有以下优点：1. 高效率：LLC谐振技术降低了开关损耗和磁化损耗，提高了变换器的效率。

2. 宽范围电压调整：通过调整开关管的占空比和导通顺序，实现宽范围的电压调整。

3. 双向传输：实现能量的正向传输和反向回馈，提高了能源利用率。

4. 软开关技术：减小了开关过程中的电流和电压峰值，降低了电磁干扰（EMI）。

五、应用领域与前景展望基于LLC谐振的双向全桥DC-DC变换器在多个领域具有广泛的应用前景。

例如，在新能源汽车中，可用于电池组之间的能量管理；在太阳能光伏发电系统中，可用于实现最大功率点跟踪（MPPT）和能量回馈；在电力储能系统中，可用于提高能量的利用率和稳定性。

llc谐振zvs和zcs电路LLC谐振电路是一种常见的电路结构，可以用于实现高效的功率转换和电源管理。

其中，LLC谐振ZVS（Zero Voltage Switching）和ZCS（Zero Current Switching）电路是LLC谐振电路中的两种常见工作模式。

本文将分别介绍LLC谐振ZVS和ZCS电路的工作原理、特点和应用。

LLC谐振ZVS电路是一种在谐振状态下，通过控制开关管的导通时机，实现开关管在零电压状态下开关的电路。

在LLC谐振ZVS电路中，谐振电感、电容和开关管构成一个谐振回路。

通过控制开关管的导通时机，使得开关管在电流为零的情况下开关，从而实现零电压开关。

这样可以减小开关管的开关损耗，提高电路的效率。

LLC谐振ZVS电路的特点是具有较高的转换效率和较低的开关损耗。

在电源管理和功率转换应用中，LLC谐振ZVS电路常被用于高功率电源和高频变换器的设计。

由于其能够实现零电压开关，减小开关损耗，因此能够提高系统的能量转换效率，降低系统的热量产生，延长系统的寿命。

LLC谐振ZVS电路的应用领域广泛。

在电源管理方面，LLC谐振ZVS 电路可用于电视机、计算机、手机充电器等高功率电源的设计。

在工业控制和电力电子领域，LLC谐振ZVS电路可用于高频变换器、电机驱动器和电源逆变器等电路的设计。

此外，LLC谐振ZVS电路还可以应用于太阳能发电系统、风力发电系统和电动汽车充电桩等新能源领域。

接下来我们来介绍LLC谐振ZCS电路。

LLC谐振ZCS电路是一种在谐振状态下，通过控制开关管的导通时机，实现开关管在零电流状态下开关的电路。

在LLC谐振ZCS电路中，谐振电感、电容和开关管构成一个谐振回路。

通过控制开关管的导通时机，使得开关管在电压为零的情况下开关，从而实现零电流开关。

这样可以减小开关管的开关损耗，提高电路的效率。

LLC谐振ZCS电路的特点是具有较高的转换效率和较低的开关损耗。

与LLC谐振ZVS电路类似，LLC谐振ZCS电路也能够实现零电流开关，减小开关损耗，提高系统的能量转换效率。