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。

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也起路，整流二极管直接连接到输出电容C。

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ipl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ipl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 —起参与谐振，其谐振频率称为串并联谐振频率，记做fmo 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屮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。

-个隔直的作用。

在变压器副边，整流二极管D1和D2组成屮间抽头的整流电只有串联谐振电感图2屮RAC为电压型负载全波整流电路的交流等效负载77-用交流分析法可得到交流基波电压增益：G - F- - 11 k 1 K J 17 阳ZirfRG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Q- \ J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。

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。

LLC谐振变换器的原理说明LLC谐振变换器是一种高效率、高功率密度、低EMI干扰的电力转换器，广泛应用于电力电子领域。

它是由一串串联的电容、电感和谐振电容所组成的谐振网络，可以在高频范围内工作。

LLC谐振变换器可以将输入电压转换成所需的输出电压，并具有较宽的输入电压范围。

在整个工作周期中，开关切换模式占据了大部分时间。

当开关管导通时，输入电压施加在主谐振电感上，同时电流也开始在主电感和副电感之间流动。

此时，谐振电容充电，并且主电感和副电感的场能量储存。

当开关管关断时，主电感和副电感的场能量被释放，使电感电流始终保持连续。

在此模式下，开关管的导通时间足够长，使得主电感和副电感的能量能够完全传递。

这样可以减小开关管的电流压降损失，提高转换效率。

谐振模式是整个工作周期中开关管导通和关断之间的短暂过渡阶段。

在这个阶段，主电感和副电感的能量被互相传递，以及由于谐振电容的放电，使谐振电容的电压上升。

开关二极管模式是整个工作周期的开始和结束阶段。

当开关管关断时，副电感绕组上的电流不再以传输到主电感的方式，而是以开关二极管的方式流回到输入电源。

在开关管导通之前和导通之后的短暂时间内，主电感电流经过副电感的短路回路，而不经过谐振网络。

这样可以减小开关管导通和关断时的开关损耗。

LLC谐振变换器的关键参数是电容、电感及谐振频率。

选择合适的电容和电感可以使谐振频率与输入电压频率尽量接近，从而实现谐振，减小开关损耗。

此外，输出滤波电容也是LLC谐振变换器的关键部分，可以平滑输出电压和减小输出纹波。

总之，LLC谐振变换器通过谐振网络实现高效率的电能转换。

它的原理基于谐振和能量传输，通过合理选择电容和电感，以及实现合适的工作模式，可以实现高功率密度和低EMI干扰的转换器设计。

LLC串联谐振全桥DCDC变换器的研究移相全桥和LLC区别LLC串联谐振全桥DC-DC变换器是一种高效率的电力转换器，在许多应用中被广泛使用。

它可以实现高频率的电力转换，并具有快速的动态响应和低噪声特性。

与传统的移相全桥变换器相比，LLC变换器具有以下几点不同之处。

首先，移相全桥变换器是一种自振变换器，它的输出电压和输入电压之间的变换是通过改变谐振电感的相位来实现的。

这种变换方式能够提供高效率，但在高转换比时可能会出现电压换流问题。

而LLC变换器采用串联谐振网络，可以消除电压换流问题，并且提供更稳定的输出电压。

其次，移相全桥变换器的控制方式是通过改变谐振电感的频率来控制输出电压和输入电压之间的变换。

这种频率调制可以实现精确的电压调节，但需要更复杂的控制算法。

而LLC变换器采用谐振电容和谐振电感的并联谐振，能够通过改变谐振频率来实现精确的电压调节。

同时，LLC变换器的控制方式更简单，可轻松实现开环或闭环控制。

此外，LLC变换器还具有更低的开关损耗和更高的功率密度。

由于谐振网络可以在零电压或零电流点进行开关切换，因此LLC变换器的开关频率可以设置得相对较高，从而减少开关损耗。

与此同时，LLC变换器的谐振网络能够实现较高的功率密度，因为它可以有效地利用电流和电压的变化。

最后，LLC变换器还具有较低的EMI噪声和较少的谐振峰。

由于LLC变换器采用谐振网络，可以在零电压或零电流点进行开关切换，从而减少开关干扰和EMI噪声。

与此同时，LLC变换器还能够通过调节谐振频率来抑制谐振峰，从而减少谐振峰对系统的影响。

综上所述，LLC串联谐振全桥DC-DC变换器相对于传统的移相全桥变换器具有更稳定的输出电压、更简单的控制方式、更低的开关损耗和更高的功率密度。

因此，在高效率、高转换比和高功率密度的应用中，LLC变换器通常是更为理想的选择。

LLC谐振半桥电路分析与设计一、简介在传统的开关电源中，通常采用磁性元件实现滤波，能量储存和传输。

开关器件的工作频率越高，磁性元件的尺寸就可以越小，电源装置的小型化、轻量化和低成本化就越容易实现。

但是，开关频率提高会相应的提升开关器件的开关损耗，因此软开关技术应运而生。

要实现理想的软开关，最好的情况是使开关在电压和电流同时为零时关断和开通(ZVS，ZCS)，这样损耗才会真正为零。

要实现这个目标，必须采用谐振技术。

二、LLC串联谐振电路根据电路原理，电感电容串联或并联可以构成谐振电路，使得在电源为直流电源时，电路中得电流按照正弦规律变化。

由于电流或电压按正弦规律变化，存在过零点，如果此时开关器件开通或关断，产生的损耗就为零。

下边就分析目前所使用的LLC谐振半桥电路。

基本电路如下图所示：A图2.1 LLC谐振半桥电路其中Cr，Lr，Lm构成谐振腔（Resonant tank），即所谓的LLC，Cr起隔直电容的作用，同时平衡变压器磁通，防止饱和。

2.1 LLC电路特征（1）变频控制（2）固定占空比50％（3）在开关管轮替导通之间存在死区时间（Dead Time），因此Mosfet可以零电压开通（ZVS）,二次侧Diode可以零点流关断，因此二极管恢复损耗很小（4）高效率，可以达到92％+（5）较小的输出涟波，较好的EMI2.2方波的傅立叶展开对于图2.1的半桥控制电路，Q1,Q2在一个周期内交替导通，即占空比为50％。

所以V A为方波，幅值等于Vin，其傅立叶级数展开为公式1其基波分量为公式2其中fsw为开关频率，Vi.FHA（t）为谐振腔输入方波电压的基波分量。

相应地，谐振腔输出电压（即理想变压器输出）也为方波公式3其基波分量为公式4其中为输出电压相对输入电压的相移，实际上为零。

2.3 FHA 电路模型将图2.1所示电路的非线性电路做等效变换，可以得到下图：图2.2 FHA 谐振电路双端口模型FHA（First harmonic approximation）：一次谐波近似原理。

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。