近來， LLC拓?fù)湟云涓咝?，高功率密度受到廣大電源設(shè)計(jì)工程師的青睞，但是這種軟開關(guān)拓?fù)鋵?duì)MOSFET的要求卻超過了以往任何一種硬開關(guān)拓?fù)?。特別是在電源啟機(jī)，動(dòng)態(tài)負(fù)載，過載，短路等情況下。CoolMOS 以其快恢復(fù)體二極管，低Qg 和Coss能夠完全滿足這些需求并大大提升電源系統(tǒng)的可靠性。

長期以來， 提升電源系統(tǒng)功率密度，效率以及系統(tǒng)的可靠性一直是研發(fā)人員面臨的重大課題。 提升電源的開關(guān)頻率是其中的方法之一， 但是頻率的提升會(huì)影響到功率器件的開關(guān)損耗，使得提升頻率對(duì)硬開關(guān)拓?fù)鋪碚f效果并不十分明顯，硬開關(guān)拓?fù)湟呀?jīng)達(dá)到了它的設(shè)計(jì)瓶頸。而此時(shí)，軟開關(guān)拓?fù)洌鏛LC拓?fù)湟云洫?dú)具的特點(diǎn)受到廣大設(shè)計(jì)工程師的追捧。但是… 這種拓?fù)鋮s對(duì)功率器件提出了新的要求。

2. LLC 電路的特點(diǎn)

LLC 拓?fù)涞囊韵绿攸c(diǎn)使其廣泛的應(yīng)用于各種開關(guān)電源之中：

1. LLC 轉(zhuǎn)換器可以在寬負(fù)載范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)零電壓開關(guān)。

2. 能夠在輸入電壓和負(fù)載大范圍變化的情況下調(diào)節(jié)輸出，同時(shí)開關(guān)頻率變化相對(duì)很小。

3. 采用頻率控制，上下管的占空比都為50%.

4. 減小次級(jí)同步整流MOSFET的電壓應(yīng)力，可以采用更低的電壓MOSFET從而減少成本。

5. 無需輸出電感，可以進(jìn)一步降低系統(tǒng)成本。

6. 采用更低電壓的同步整流MOSFET, 可以進(jìn)一步提升效率。

3. LLC 電路的基本結(jié)構(gòu)以及工作原理

圖1和圖2分別給出了LLC諧振變換器的典型線路和工作波形。如圖1所示LLC轉(zhuǎn)換器包括兩個(gè)功率MOSFET（Q1和Q2），其占空比都為0.5;諧振電容Cr,副邊匝數(shù)相等的中心抽頭變壓器Tr,等效電感Lr,勵(lì)磁電感Lm,全波整流二極管D1和D2以及輸出電容Co。

圖1 LLC諧振變換器的典型線路

圖2 LLC諧振變換器的工作波形

而LLC有兩個(gè)諧振頻率，Cr, Lr 決定諧振頻率fr1; 而Lm, Lr, Cr決定諧振頻率fr2。

系統(tǒng)的負(fù)載變化時(shí)會(huì)造成系統(tǒng)工作頻率的變化，當(dāng)負(fù)載增加時(shí)， MOSFET開關(guān)頻率減小， 當(dāng)負(fù)載減小時(shí)，開關(guān)頻率增大。

3.1 LLC諧振變換器的工作時(shí)序

LLC變換器的穩(wěn)態(tài)工作原理如下。

1）〔t1,t2〕

Q1關(guān)斷，Q2開通，電感Lr和Cr進(jìn)行諧振，次級(jí)D1關(guān)斷，D2開通，二極管D1約為兩倍輸出電壓，此時(shí)能量從Cr, Lr轉(zhuǎn)換至次級(jí)。直到Q2關(guān)斷。

2）〔t2,t3〕

Q1和Q2同時(shí)關(guān)斷，此時(shí)處于死區(qū)時(shí)間， 此時(shí)電感Lr, Lm電流給Q2的輸出電容充電，給Q1的輸出電容放電直到Q2輸出電容的電壓等于Vin.

次級(jí)D1和D2關(guān)斷 Vd1=Vd2=0, 當(dāng)Q1開通時(shí)該相位結(jié)束。

3）〔t3,t4〕

Q1導(dǎo)通，Q2關(guān)斷。D1導(dǎo)通， D2關(guān)斷， 此時(shí)Vd2=2Vout

Cr和Lr諧振在fr1, 此時(shí)Ls的電流通過Q1返回到Vin,直到Lr的電流為零次相位結(jié)束。

4）〔t4,t5〕

Q1導(dǎo)通， Q2關(guān)斷， D1導(dǎo)通， D2關(guān)斷，Vd2=2Vout

Cr和Lr諧振在fr1, Lr的電流反向通過Q1流回功率地。 能量從輸入轉(zhuǎn)換到次級(jí)，直到Q1關(guān)斷該相位結(jié)束

5）〔t5,t6）

Q1,Q2同時(shí)關(guān)斷， D1,D2關(guān)斷， 原邊電流I（Lr+Lm）給Q1的Coss充電， 給Coss2放電， 直到Q2的Coss電壓為零。 此時(shí)Q2二極管開始導(dǎo)通。 Q2開通時(shí)相位結(jié)束。

6）〔t6,t7〕

Q1關(guān)斷，Q2導(dǎo)通，D1關(guān)斷， D2 開通，Cr和Ls諧振在頻率fr1, Lr 電流經(jīng)Q2回到地。 當(dāng)Lr電流為零時(shí)相位結(jié)束。