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这么完整的LLC原理讲解,不分享出来可惜了!

发布时间:2025-02-03 00:45:15

LLC谐振电路是一种通过控制开关频率而非传统的PWM(脉宽调制)来实现输出电压恒定的电路。它的主要优点是能够在原边实现主MOS开关的零电压开通(ZVS)以及副边整流二极管的零电流关断(ZCS),这得益于软开关技术的应用,大大降低了电源的开关损耗,提高了功率变换器的效率和功率密度。

学习和理解LLC电路,需要从两个基本问题出发:第一,什么是软开关?第二,LLC电路是如何实现软开关的?在传统电路中,开关管在导通和关断时会产生交叠的电压和电流,造成开关损耗。为降低这一损耗,软开关技术提供了解决方案:零电压开关(ZVS)和零电流开关(ZCS)。

零电压开关(ZVS)通过在开关管导通前将其电压降至零,并在关断时保持为零,以降低开关损耗。零电流开关(ZCS)则使开关管在导通时电流为零,关断前电流降至零,同样达到降低损耗的目的。

LLC电路实现软开关的关键在于让开关管的电流滞后于电压,使得电路在感性状态工作。具体而言,在导通前,电流先通过开关管的体二极管流动,使得开关管D-S之间的电压接近于零,从而实现零电压导通。在关断前,由于D-S间的电容电压为零且不能突变,开关管的关断近似为零电压关断,实际上也是硬关断。

谐振是LLC电路实现软开关的重要原理之一。电感和电容的特性随频率变化,通过调整输入电压源的频率,使电路在谐振点工作,从而实现纯电阻性,提高效率。谐振点的确定遵循感抗等于容抗的条件,即XL = Xc = ωL = 1/ωC,这里的ω是角频率。

LLC电路稳定输出电压的原理是通过调整工作频率来改变谐振电阻(Zr)和输出电阻(Zo)的分压比,从而维持输出电压的稳定。在LLC电路中,存在两个谐振频率,分别是由谐振电感Lr和谐振电容Cr组成的,以及由Lr、励磁电感Lm、和Cr组成的。

对LLC变换器的详细分析显示,存在不同的工作区域和模态。当开关频率为fr1时,电路处于完全谐振状态,实现了ZVS和ZCS,消除了二极管反向恢复损耗。当开关频率大于fr1时,电路工作在电流连续模式,输出整流二极管不能实现ZCS,产生反向恢复损耗。

总结而言,LLC电路通过软开关技术和谐振机制,实现了高效、低损耗的功率转换,广泛应用于各种电源系统中。对于LLC电路的深入理解,有助于设计出性能更优、效率更高的电源转换系统。

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