LLC谐振回路电流 (tank current) 分析与测量之一-模拟/电源-与非网
在许多应用中，都要求前端转换器具备宽输入电压范围和高效率。由于在宽输入电压范围时效率较低，因此大多数PWM DC-DC转换器都不能满足这些要求。因其电压增益特性和小开关损耗特点，人们提出使用来实现高效率和宽输入电压范围要求「1」。这篇应用报告为您介绍对LLC的分析。文章讨论和比较了、和三种电流测量方法，并介绍了这些电流测量方法的优点、缺点和应用情况。实验结果与理论分析相一致。
LLC是前端DC-DC转换器的最佳备选项，它可以满足宽输入电压范围和高效率要求。UCC25600专为使用谐振拓扑结构的DC/DC应用而设计，特别是LLC半桥谐振转换器。这种高度集成的控制器只有8支引脚，并使用小尺寸封装，它可以极大简化系统设计和布局，同时还可以缩短产品上市时间「2」。因此，我们把LLC半桥谐振转换器作为一个例子，来分析谐振回路电流。
2谐振回路电流分析
图1为一个LLC谐振半桥转换器电路。
S1和S2为一次MOSFET. CS1和CS2为MOSFET漏极和源极之间的寄生电容器。
DS1和DS2为MOSFET的体二极管。
Lr和Cr为谐振电感器和谐振电容器。
Lm为变压器的磁电感器。
n为一次和二次线圈的匝数比二次整流器包含D1和D2. CO为输出电容器。
RL为负载。
Vin为输入电压，而VO则为输出电压。
图1 LLC谐振半桥转换器
LLC谐振转换器共有2个谐振频率：一个由Lr和Cr产生，如方程式1所示；另一个由Lr、Lm和Cr产生，如方程式2所示。一般而言，按照设计，正常输入电压时LLC工作在fr频率下，从而实现最佳效率。开关频率大于fr.一次MOSFET的ZVS可以实现，但是二次二极管的ZCS无法实现；它被称作LC串联谐振。当开关频率低于fr但高于fm时，可以同时实现ZVS和ZCS.由于某个时间内会出现Lr、Lm和Cr谐振，因此它被称作LLC串联谐振。在参考文献「3」中，大部分负载范围的开关频率均低于fr，因此本应用报告会对频率低于fr的工作情况进行分析。
图2为fm&fs&fr的波形，半周期被划分为四部分。考虑到t2至t3的电压峰值，该周期情况如下图所示。所有方程式表明了功率参数的关系。
图 2 fm&fs&fr的波形
可以把它看作是一个DC电压源。图3显示了一个简化版电路。
图 3 t2&t&t3的简化版电路
所有参数如方程式3和4所示，谐振频率等于方程式5。由于Ceq，fr3远远大于fr1和fr2。
我们对该周期内谐振回路电流值的变化进行研究，因此要求一个方程式来描述时域谐振回路电流。该周期的实际开始时间为t2，结束时间为t3。为了简化计算过
一般而言，谐振回路电流分析常常会忽略?iLr，因为它的值小于谐振回路电流的峰值，并且这种过渡周期远短于开关周期。但是，这种短过渡周期会给测量电路带来噪声。前述方程式可以验证测量结果是否为真。当为假时，应改进测量电路。
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Ir1 的平均值是输出电流Io，可得到
LLC的核心思想，是通过f（频率）实现稳压原理。请看下图
LLC的DC特性 谐振槽路各参数值
K值的取值范围一般为3-8 看变量 LLC输入阻抗特性 最小增益Gmin的求解 从图上我们可以看到，当负载增大时，Q值也增大，Q值曲线左移，Q值曲线与增益曲线相交点的频率是降低的。因此我们可以看到当负载增加的时候，LLC的工作频率是减小的。从物理意义上来讲，当负载阻抗Rac减小的时候，Lr与Cr构成的串联谐振回路上的阻抗也要减小，以维持Rac上得到的分压不变。只有通过降低频率才能使Lr和Cr构成的串联阻抗减小。因此，当负载加重时，LLC的开关频率是减小的；当负载减轻的时候，LLC的开关频率是增大的。 * 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 LLC原理与设计
硬件部 要了解LLC，就要先了解软开关。对于普通的拓扑而言，在开关管开关时，MOSFET的D-S间的电压与电流产生交叠，因此产生开关损耗。如图所示 为了减小开关时的交叠，人们提出了零电流开关（ZCS 和零电压开关 ZVS 两种软开关的方法。对于ZCS：使开关管的电流在开通时保持在零，在关断前使电流降到零。对于ZVS:使开关管的电压在开通前降到零，在关断时保持为零。 导通过程中，大部分电流从MOSFET中流过，流过Coss的非常小，甚至可以忽略不计，因此Coss的充电速度非常慢，电流VDS上升的速率也非常慢。也可以这样理解：正是因为Coss的存在，在关断的过程中，由于电容电压不能突变，因此VDS的电压一直维持在较低的电压，可以认为是ZVS，即0电压关断，功率损耗很小。 同样的，在开通的过程中，由于Coss的存在，电容电压不能突变，因此VDS的电压一直维持在较高的电压，实际的功率损耗
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