LLC天王大功率设计的12个工作状态解析

四大天王，LLC是天王中天王，用的越来越多，当然反激做辅助电源，也是天王，一大一小构成了边界条件。

今天我们就说说LLC天王大功率的设计中，12个工作状态。

如下是LLC的上下桥臂的中间节点，是矩形波，利用其基波分析，等效为正弦基波，然后谐振腔体为LC震荡电流波形；这样就可以用阻抗表征谐振腔体，将副边阻抗折算原边，进行归一化的频率增益曲线研究，使得工作点工作在一区和二区，通过输出电压检测，负反馈改变桥臂的开关频率，使得输出电压增益稳定，本身谐振腔体等效为一个电流源，所以输出只需要加电容就构成了滤波电路，不需要再额外加电感。

LLC

谐振LLC技术，ZVS和ZCS使得提高了效率，正玄波形式，可以提高开关频率，使得MOS少，变压器小，可磁集成，所以功率密度提升；另外高Q值的旋波电流，使得EMI好，进一步使得滤波器件减小，三个都是非常友善的收益，越来越多的使用场景。

如下是LLC的12个过程，很多朋友不结合仿真或者自己去看，容易晕，这里是最好的解释12个构成，我们的假设是开关频率小于谐振频率，也就是说开关周期大于谐振周期，从如下图很好看出来VG的时间大于Itr谐振电流的时间。

LLC 二区 12个过程分析

总的四个部分，红色的为VIN通过Q1导通，通过变压器向副边传递能量，蓝色为CR电容，通过Q2导通经过变压器向副边传递能量。两个互补；

Q1 Q2互补传递能量

Q1导通的路径

Q1导通

Q2导通路径

Q2导通

死区时间，Q1关闭，Q2开通前

死区1

死区时间，Q2关闭，Q1导通前；

死区2

以上Q1 ON，Q2 ON，另外两个死区，关闭到导通，Q1关闭Q2导通；Q2关闭，到Q1导通；四个时间，构成了一个循环；每个管子导通时间内分4个状态，死区两个状态，合计4+2+4+2=12个状态；下面一一说明：

用循环的眼光去看 T0前：Q1没导通之前，是励磁电流为负值，此时励磁电流在死区时间内，给COSS2充电，COSS1放电，潜在的变压器寄生电容，这时就是励磁电流要大，否则抽不完，导致不会ZVS导通；

1、T0-T1:Q1 导通，IM 蓝色的电流逆势而动，Q1将VIN能量引入，能量通过变压器D1传递到C0;LM承受正向电压，所以iM是线性减小的；

T0-T1

2、T1到T2 LM 线性逐渐的降到0，然后正向励磁，谐振电流到达最大，然后下降，继续通过D1给电容C0充电，LM被副边牵位，线性正向增加，红色的正向，蓝色的负向，一个是电压源导致的谐振，一个是励磁电感的去磁，可以理解为电流源减小；两个方向不同，很多新手不好理解，这就是电压源和电流源的特性；

T1到T2

3、T2到T3时刻，谐振电流下降，继续给Cr充电；励磁电流增加，两个总会有个交际，当两者相等时，就进入下一个状态，这个器件是红色的谐振电流和励磁电流是同方向的用力，两者的节奏是一起的；

T2到T3

4、T3-T4

这时励磁和谐振相同，此时不再向副边传递能量，此时LM不再被副边牵位，所以谐振为LM+LR和CR谐振了，因为LM比较大，此时可以等效为一个不变的谐振电流Itr,相当于变化较小，相当于原来谐振电流为0，只有励磁电流在流动了，如蓝色，通过Q1在循环电流；

T3-T4

5、T4-T5

关闭Q1,磁励磁电流给Coss1冲电，给Coss2放电，指导Coss2放到0，到达Q2 ZVS的条件

T4-T5

6、T5-T6，走Q2体二极管.ZVS开通；实际T4-T6为死区时间，刚开始时IM抽干电容电压，然后走Q2体二极管，创造Q2条件ZVS

T5-T6

7、T6-T7 开通Q2，这时CR和LR谐振，CR放电倒给LR，此时通过D2传递能量给C0，此时LM被C0潜位，电流逐渐变小，谐振电流位红色的负向，从下到上方向，励磁电流LM是下正上负的电压潜质，电流逐渐变小，但是还是正的，所以电流是从上到下，可以看到这两个电流是不同心的，一个是反向增大，一个还是正向减小

T6-T7

8、T7-T8

励磁电流减小为0，谐振电流最大，

T7-T8

9、T8-T9

励磁电流变为反向增加，谐振电流减小，两个方向相同，均为负的；一个增加，一个减小，直到相等，有交集

T8-T9

10、T9-T10，励磁电流和谐振电流相等后，不再通过D2传递能量，所以接下来事LM，Cr,LR谐振，LM较大，等效为谐振电流基本不变，相当于红色的谐振电流为0，只有蓝色的励磁电流通过Q2在循环；

T9-T10

11、T10-T11是关闭Q2，这时励磁电流会给 COSS2充电，Coss1放电，直到coss1为0，

T10-T11

12、T11-T12 是走Q1的体二极管，这时为Q1导通创造了条件，ZVS；

T11-T12

12个过程，循环往复，构成了LLC的能量来回倒换；有时同相，有时不同相；求同存异，不断往复。

审核编辑：黄飞