llc電路，llc電路工作原理、作用分享-KIA MOS管
信息來源：本站 日期：2024-04-24
下圖是半橋LLC的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，是由2個(gè)電感和1個(gè)電容構(gòu)成的諧振電路，故稱之為LLC。其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)根據(jù)MOS管的配列可以分為半橋或全橋類型。
需要注意的是，圖中的變壓器是理想變壓器，只起到匝比轉(zhuǎn)換電壓的作用。勵(lì)磁電感Lm是變壓器的原邊線圈電感，在空載時(shí)參與諧振，由諧振頻率fr2的表達(dá)式來體現(xiàn)；在帶載時(shí)Lm兩端電壓被鉗位，不參與諧振，由諧振頻率fr1的表達(dá)式來體現(xiàn)。
兩個(gè)電感分別為變壓器一次側(cè)漏感(Lr)和勵(lì)磁電感(Lm)，電容為變壓器一次側(cè)諧振電容(Cr)。這些元件構(gòu)成了一個(gè)諧振回路，其中輸入電感和輸出電感分別與諧振電容串聯(lián)連接。
LLC電路的工作原理是通過控制諧振頻率來實(shí)現(xiàn)電力轉(zhuǎn)換。LLC電路通過諧振能夠?qū)崿F(xiàn)MOS管的軟開(soft switching)，減少開關(guān)損耗。另外MOS管的通態(tài)損耗也很低，換言之產(chǎn)生的焦耳熱也少，這樣就可以不額外使用散熱片進(jìn)行散熱。因?yàn)檫@些優(yōu)點(diǎn)，LLC電路被廣泛使用在DC/DC Converter中。
與傳統(tǒng)PWM（脈寬調(diào)節(jié)）變換器不同，LLC是一種通過控制開關(guān)頻率（頻率調(diào)節(jié)）來實(shí)現(xiàn)輸出電壓恒定的諧振電路。優(yōu)點(diǎn)是：實(shí)現(xiàn)原邊兩個(gè)主MOS開關(guān)的零電壓開通(ZVS)和副邊整流二極管的零電流關(guān)斷(ZCS)，通過軟開關(guān)技術(shù)，可以降低電源的開關(guān)損耗，提高功率變換器的效率和功率密度。LLC可分為半橋和全橋兩種架構(gòu)，半橋適用于100-2000瓦功率段，全橋適用于2000瓦以上功率段。
半橋LLC電路
全橋半橋LLC
在LLC電路中，輸入電感Lr起到濾波和限流的作用；諧振電容Cr則用于存儲(chǔ)和釋放能量；輸出電感Lm則再次過濾電流。當(dāng)輸入電壓施加到LLC電路上時(shí)，輸入電感會(huì)限制電流的變化率，從而保護(hù)電源。諧振電容會(huì)在諧振頻率時(shí)存儲(chǔ)能量，而輸出電感則平滑輸出電流。
LLC變換器由 4 個(gè)模塊組成：電源開關(guān)、諧振腔、變壓器和二極管整流器。
MOSFET功率開關(guān)首先將輸入的直流電壓轉(zhuǎn)換為高頻方波；隨后方波進(jìn)入諧振腔，由諧振腔消除方波的諧波并輸出基頻的正弦波；正弦波再通過高頻變壓器傳輸?shù)阶儞Q器的副邊，并根據(jù)應(yīng)用需求對(duì)電壓進(jìn)行升壓或降壓；最后，二極管整流器將正弦波轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的直流輸出。
LLC電路在具有效率高、EMI噪聲低、功率密度高、開關(guān)應(yīng)力小等方面的優(yōu)勢(shì)，是一種高效的電能轉(zhuǎn)換技術(shù)，主要用于直流-直流（DC-DC）變換。
高效能量轉(zhuǎn)換：LLC電路通過控制開關(guān)頻率實(shí)現(xiàn)輸出電壓的恒定調(diào)節(jié)。它在諧振點(diǎn)附近具有高效率，特別適用于高頻和高功率密度設(shè)計(jì)。
軟開關(guān)技術(shù)：LLC電路能夠?qū)崿F(xiàn)原邊主開關(guān)的零電壓開通（ZVS）和副邊整流二極管的零電流關(guān)斷（ZCS）。這種軟開關(guān)技術(shù)顯著降低了開關(guān)損耗，提高了功率變換器的效率和功率密度。
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