全桥LLC电路的工作原理

 

图2 简化拓扑

以半周期工作过程为例分析全桥LLC电路基本工作原理（fs）：<>

图3 全桥LLC工作原理图

t0~t1时刻：假定在t0时刻开关管Q2和Q4关断，Q1和Q3导通，由于此时电流方向仍为负向，因此谐振电流在Q1和Q3的体内二极管流通，谐振电感L1和谐振电容C1参与谐振，谐振电流正弦化变化。由于此时段内谐振电感电流和励磁电感电流的差值（ILr－ILm）为正，所以二极管D1导通。

 

t1~t2时刻：t1时刻，谐振电感电流为零，Q1和Q3实现体内二极管向MOSFET的自然换流，由于此时段内谐振电感电流和励磁电感电流的差值（ILr－ILm）仍然为正，所以二极管D1继续导通。

 

T2~t3时刻：t3时刻谐振电感电流和励磁电感电流相等，此时输出电流为零，二极管D1和D2均截止，原副边脱离，原边励磁电感参与谐振，形成了谐振电感，励磁电感和谐振电容的串连谐振。

 

t3时刻以后开始另外半周期的工作过程，与上述半周期工作过程完全一致，不再另做分析。以上是典型的LLC工作原理，为了获得较高的效率和较好的EMC指标，通常将模块默认工作状态设定在LLC谐振区域，即如下图所示的区域2（region 2）。

图7 LLC谐振变换器工作区间图

区域1是SRC区域，模块通常在48V以下输出时工作在这一区域，在这一工作区域中，谐振电路同样可以达到ZVS开通，只是随着工作电压的降低，关断电流越来越大，关断损耗也随着增大。

区域3是ZCS区域，通常发生在过载或短路瞬间，因为在这一区域中，一个工作电压对应于两个频率点，环路存在不单调性，因此是设计时需要尽量规避的区域。

虽然采用全桥电路，但LLC谐振参数的设计与半桥电路并无本质区别，均遵循效率指标，负载要求，外特性曲线和环路的单调性等一些原则，并结合磁性器件的设计来寻求最优化的参数。