LLC谐振变换器工作模态分析_llc模态分析

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(正文开始)
以半桥LLC谐振变换器为例，主开关Q1、Q2构成半桥结构，其驱动信号为固定占空比50%的互补信号，并且在上下桥臂之间应有死区时间。

谐振电感Ls、谐振电感Cs和变压器励磁电感Lm共同构成谐振槽路，具有两个谐振频率：

谐振电感Ls和谐振电感Cs产生的串联谐振频率

谐振电感Ls、谐振电感Cs和变压器励磁电感Lm产生的串并联谐振频率

并且fs > fm

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工作频率f = fs

工作频率f = fs时，LLC变换器工作在软开关状态。

如下图所示，t0~t1时刻，LLC开关管在导通前，电流先从开关Q1的体二极管（S到D）内流过，Q1漏源之间电压被箝位在接近0V（二极管压降）。t1时刻驱动信号有效，则Q1导通，实现零电压导通。

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工作过程

阶段1/6：t0 ~ t1

• Q1关断，Q2开通

• D1关断，D2开通

• 励磁电感Lp电压被变压器钳位在-n倍输出电压上：VLp = -n × Vout

• Cs与Ls以频率fs谐振

• 输出能量来自Cs与Ls

• 该阶段持续到Q2关断为止

阶段2/6：t1 ~ t2

Q1、Q2均关断（死区）

D1、D2均关断

变压器副边开路，因而Lp也参与谐振

谐振电流I(Ls+Lp)给Cosss2充电，同时给Coss1放电，直至V(Coss1)=Vin，Q1体二极管开始续流

该阶段持续到Q1开通为止

阶段3/6：t2 ~ t3

Q1开通，Q2关断

D1导通，D2关断

励磁电感Lp电压被变压器钳位在n倍输出电压上：VLp = n × Vout

Cs与Ls以频率fs谐振

电流流经Q1返回到输入源Vin（Q1工作在第3象限）

该阶段持续到谐振电流I(Ls)=0为止

阶段4/6：t3 ~ t4

Q1开通，Q2关断

D1导通，D2关断

励磁电感Lp电压被变压器钳位在n倍输出电压上：VLp = n × Vout

Cs与Ls以频率fs谐振

能量由输入Vin流向输出Vout

该阶段持续到Q1关断

阶段5/6：t4 ~ t5

Q1、Q2均关断（死区）

D1、D2均关断

变压器副边开路，因而Lp也参与谐振

谐振电流I(Ls+Lp)给Cosss1充电，同时给Coss2放电，直至V(Coss2)=0，Q2体二极管开始续流

该阶段持续到Q2开通为止

阶段6/6：t5 ~ t6

Q1关断，Q2开通

D1关断，D2开通

励磁电感Lp电压被变压器钳位在-n倍输出电压上：VLp = -n × Vout

Cs与Ls以频率fs谐振

电流流经Q2（Q2工作在第3象限）

输出能量来自Cs与Ls

该阶段持续到谐振电流I(Ls)=0为止

此后继续阶段1/6

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