開關(guān)電源基礎(chǔ)之LLC諧振電路

　　在我剛?cè)腚娮有袠I(yè)時，LLC那時還是一個研究的對象，一直呆在大學的實驗室里面。

　　但是今天，LLC已經(jīng)作為一種優(yōu)秀的拓撲被業(yè)界所廣泛的接受和使用。這說明了電子行業(yè)的發(fā)展可算飛速。也正說明了LLC是一種非常優(yōu)秀的拓撲，才能在如此短的時間里得到大家的認可。

　　LLC雖然已經(jīng)被廣泛的使用，但還有很多工程師對LLC的原理和設(shè)計不是很了解。所以今天討論一下LLC拓撲的原理和設(shè)計。

　　我們以前使用的一些電路，如：Buck、Boost、Forward都是PWM模式的開關(guān)電源，他們有一個共同的缺點，就是開關(guān)交叉損耗永遠都存在的，怎么都避免不了。

　　開關(guān)電源的優(yōu)勢就是把直流電壓（交流輸入也是先進行整流）經(jīng)過高頻開關(guān)進行高頻逆變，方便我們使用高頻變壓器或者高頻電感進行電壓、電流的變換。經(jīng)過高頻化處理以后，磁性元件就會變得很小，電容的紋波電流也會變得很小，所以電源的發(fā)展趨勢就是集成小型化，現(xiàn)在看到的開關(guān)電源，在體積重量還有成本方面，都全面超越了老式的電源。

　　隨著技術(shù)的進一步提高，各種電子設(shè)備，對開關(guān)電源的體積性能有了越來越高的要求，然后人們就開始研究消除或者減小開關(guān)損耗的方法。出現(xiàn)了各種各樣的技術(shù)，比如有源鉗位、準諧振技術(shù)、移相全橋、諧振開關(guān)電源，但是應用最廣泛的還是LLC結(jié)構(gòu)的諧振式開關(guān)電源。

　　我們把LLC和平常的電路進行比較就很容易發(fā)現(xiàn)LLC電路的原理就是利用電抗（阻抗，感抗，容抗）來進行分壓，因為感抗，容抗的大小都是頻率f的函數(shù)，所以隨著頻率的變化，感抗、容抗的大小就會跟隨著變化，勵磁電感上的交流分壓可以由驅(qū)動頻率來進行調(diào)整，傳輸?shù)酱渭壗?jīng)過整流，就是我們需要的輸出電壓了。

　　至于ZVS（零電壓導通），是利用了交流電路里面電流電壓之間，相位角會隨著頻率發(fā)生變化這一特性，如果始終保證LLC諧振腔工作在感性區(qū)域，那么我們就始終保證了諧振腔電流滯后于電壓一定的相位角。

　　LLC最大的好處就是實現(xiàn)了ZVS（零電壓開通），在大部分工作頻率上，實現(xiàn)了ZCS（零電流關(guān)斷），相較于我們之前所說的Buck、Boost、Forward這些傳統(tǒng)的PWM模式峰值電流管段關(guān)斷損耗低了非常多。

　　這樣做的好處是：

　　頻率可以跑的很高，4000W等級的工業(yè)電源，諧振頻率120K，最高頻率300K，這也是很普通的參數(shù)，但是電源整體體積還是小了不少。頻率高了磁性元器件體積就小了，電解電容也可以用的小一些。

　　效率高，交叉損耗小了很多，效率自然就提高了，效率高了，散熱片體積也變小很多，所以就可以做到小體積大功率的開關(guān)電源。

　　下圖為一款LLC電路原理圖：