開(kāi)關(guān)電源基礎(chǔ)之LLC諧振電路

　　在我剛?cè)腚娮有袠I(yè)時(shí)，LLC那時(shí)還是一個(gè)研究的對(duì)象，一直呆在大學(xué)的實(shí)驗(yàn)室里面。

　　但是今天，LLC已經(jīng)作為一種優(yōu)秀的拓?fù)浔粯I(yè)界所廣泛的接受和使用。這說(shuō)明了電子行業(yè)的發(fā)展可算飛速。也正說(shuō)明了LLC是一種非常優(yōu)秀的拓?fù)洌拍茉谌绱硕痰臅r(shí)間里得到大家的認(rèn)可。

　　LLC雖然已經(jīng)被廣泛的使用，但還有很多工程師對(duì)LLC的原理和設(shè)計(jì)不是很了解。所以今天討論一下LLC拓?fù)涞脑砗驮O(shè)計(jì)。

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

　　開(kāi)關(guān)電源的優(yōu)勢(shì)就是把直流電壓（交流輸入也是先進(jìn)行整流）經(jīng)過(guò)高頻開(kāi)關(guān)進(jìn)行高頻逆變，方便我們使用高頻變壓器或者高頻電感進(jìn)行電壓、電流的變換。經(jīng)過(guò)高頻化處理以后，磁性元件就會(huì)變得很小，電容的紋波電流也會(huì)變得很小，所以電源的發(fā)展趨勢(shì)就是集成小型化，現(xiàn)在看到的開(kāi)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(jìn)一步提高，各種電子設(shè)備，對(duì)開(kāi)關(guān)電源的體積性能有了越來(lái)越高的要求，然后人們就開(kāi)始研究消除或者減小開(kāi)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(zhǔn)諧振技術(shù)、移相全橋、諧振開(kāi)關(guān)電源，但是應(yīng)用最廣泛的還是LLC結(jié)構(gòu)的諧振式開(kāi)關(guān)電源。

　　我們把LLC和平常的電路進(jìn)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(lái)進(jìn)行分壓，因?yàn)楦锌?，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(huì)跟隨著變化，勵(lì)磁電感上的交流分壓可以由驅(qū)動(dòng)頻率來(lái)進(jìn)行調(diào)整，傳輸?shù)酱渭?jí)經(jīng)過(guò)整流，就是我們需要的輸出電壓了。

　　至于ZVS（零電壓導(dǎo)通），是利用了交流電路里面電流電壓之間，相位角會(huì)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(shí)現(xiàn)了ZVS（零電壓開(kāi)通），在大部分工作頻率上，實(shí)現(xiàn)了ZCS（零電流關(guān)斷），相較于我們之前所說(shuō)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(jí)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(kāi)關(guān)電源。

　　下圖為一款LLC電路原理圖：