作者：Sheng-yang Yu1

和傳統(tǒng)脈寬調(diào)制（PWM）電源轉(zhuǎn)換器不同的是，諧振轉(zhuǎn)換器通過頻率調(diào)制來調(diào)節(jié)輸出電壓。因此，諧振轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)方法也與PWM轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)方法有所差異。

在各種類型的諧振轉(zhuǎn)換器中，圖1的LLC串聯(lián)諧振轉(zhuǎn)換器（LLC-SRC）格外引人矚目，因?yàn)樗?span>更強(qiáng)的輸出調(diào)節(jié)功能、更小的循環(huán)電流和更低的電路成本。

圖1：具有交流（AC）輸入/輸出電壓的LLC-SRC

串聯(lián)諧振特性允許直流（DC）/DC LLC-SRC中的開關(guān)網(wǎng)絡(luò)（如圖2所示）擁有很寬范圍的零電壓開關(guān)（ZVS）；因此，LLC-SRC能在前端電源應(yīng)用中輕松實(shí)現(xiàn)超過94％的效率，并能在高開關(guān)頻率下運(yùn)行。

圖2：LLC諧振半橋轉(zhuǎn)換器

和PWM轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)過程相似，當(dāng)設(shè)計(jì)LLC-SRC時(shí)，第一個(gè)步驟是選擇滿負(fù)載情況下所需的工作頻率。剩下的步驟就不同了，因?yàn)橹C振轉(zhuǎn)換器里沒有占空比因數(shù)。在LLC-SRC中占空比保持不變，是50％，非常理想。圖3展示了LLC-SRC的設(shè)計(jì)流程圖（來自TI電源設(shè)計(jì)研討會(huì)主題“設(shè)計(jì)LLC諧振半橋電源轉(zhuǎn)換器”）。

圖3：LLC諧振半橋變換器設(shè)計(jì)流程圖

注意，M_g是DC電壓增益，L_n是L_m和L_r的比，而品質(zhì)因數(shù)則可用方程式1來詮釋：

此外，f_n是標(biāo)準(zhǔn)化頻率，用f_n = f_sw/f_o來詮釋，其中

M_g/Q_e和M_g/f_n圖表中的增益曲線是由圖1所示的LLC諧振槽路（它也是LLC諧振半橋轉(zhuǎn)換器的線性化電路）衍生而來的。

圖3提供了LLC諧振半橋轉(zhuǎn)換器的簡單電路參數(shù)選擇過程。通過檢查增益曲線上的f_{n_min}、f_{n_max}位置，您就能設(shè)計(jì)出在所有輸入條件下開關(guān)網(wǎng)絡(luò)上均具有ZVS的高效LLC諧振半橋變換器。

當(dāng)設(shè)計(jì)LLC諧振半橋變換器時(shí)，請(qǐng)謹(jǐn)記：

l  任何時(shí)候，在M_g/f_n圖表中f_{n_min}都需要高于增益曲線的脊線。這是為確保金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管（MOSFET）能保持ZVS狀態(tài)。

l  LLC-SRC的效率只能在一個(gè)操作點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化。當(dāng)f_sw = f_o時(shí)，串聯(lián)L_r和C_r變成零阻抗?fàn)顟B(tài)（圖4）；該轉(zhuǎn)換器在那個(gè)點(diǎn)具有最高的效率。您需要決定自己想優(yōu)化的線路/負(fù)載條件，并確保您的開關(guān)頻率在那樣的條件下是諧振頻率。

圖4：當(dāng)f_sw = f_o時(shí)具有AC輸入/輸出電壓的LLC-SRC

其它資源

l  在TI電源設(shè)計(jì)研討會(huì)論文中查找LLC-SRC設(shè)計(jì)和優(yōu)化方面的更多信息。

l  閱讀筆者以前所寫關(guān)于LLC轉(zhuǎn)換器的博客。

l  開始了解LLC串聯(lián)諧振轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)

l  LLC串聯(lián)諧振轉(zhuǎn)換器能發(fā)揮多大作用？

原文鏈接：https://e2e./blogs_/b/powerhouse/archive/2015/07/15/power-tips-designing-an-llc-resonant-half-bridge-power-converter