软开关LLC谐振电路详解：特点与转换器工作原理

本文档深入解析了软开关LLC谐振电路的特点以及LLC谐振转换器的工作原理，针对电源设计工程师们日益关注的高效、高功率密度要求，LLC拓扑因其独特优势逐渐成为热门选择。LLC电路主要特性包括： 1. **零电压开关**：在宽负载范围内，LLC转换器能够实现零电压开关操作，降低了开关损耗，提高了电路的效率。 2. **负载适应性**：LLC电路可以有效调节输出，即使输入电压和负载变化较大，也能保持开关频率相对稳定，保证系统性能。 3. **频率控制**：上下管的占空比固定在50%，有助于优化电路设计和功率平衡。 4. **电压应力降低**：通过使用较低电压的MOSFET，可以减轻次级同步整流MOSFET的电压应力，降低成本，同时提高整体效率。 5. **成本节省**：由于无需输出电感，LLC电路可以简化电路结构，进一步降低系统成本。 6. **效率提升**：利用低电压同步整流MOSFET，电路的总体效率得以提升。 文章接着介绍了LLC电路的基本结构，包括两个功率MOSFET（Q1和Q2）、谐振电容Cr、中心抽头变压器Tr、等效电感Lr和励磁电感Lm，以及全波整流二极管D1和D2以及输出电容Co。LLC谐振器具有两个谐振频率，fr1由Cr和Lr决定，fr2由Lm、Lr和Cr共同决定，负载变化会影响工作频率。 工作时序方面，文档详细描述了两个关键阶段：当Q1关闭，Q2开启时，能量从Cr和Lr转移到次级；随后，在Q2关闭后，进入下一个周期。这种工作方式使得软开关技术在硬开关拓扑受限时，成为提升电源系统性能和可靠性的有效途径。 LLC谐振电路的特点和工作原理对于电源设计师来说至关重要，它提供了高效、灵活的设计解决方案，特别是在面对电源系统复杂工况时，如启动、负载变化和过载等情况，CoolMOS等新型功率器件的引入，更进一步提升了电路的性能和可靠性。