四、LLC 谐振变换器_llc谐振变换器

变换器实现 ZVS 的限制

全面了解LLC谐振变换器实现ZVS的条件，把变换器主电路变形成图所示形式。其中 Coss1、Coss2分别为开关管 S1、S2 漏-源极间的寄生电容，并且Coss1=Coss2= Coss 。Cstray为与谐振网络并联的等效寄生电容，则变换器在 ZVS 条件下 AB 间总电容为： CZVS= 2Coss+Cstra.

在开关 MOSFET 的驱动信号死区时间 Tdead内谐振电流完成对寄生电容的充放电，在此区间内开关 MOS 管端电压变化值△U=Vin(由 0→Vin 或者 Vin→0)，这就是变换器原边开关管能够实现 ZVS的前提。所以为了保证变换器能够实现 ZVS，在每半个周期结束时的谐振电流必须大于在 Tdead内给 Czvs 完成充放电所需的最小电流.

由于 Tdead与开关周期相比过小，在 Tdead 内电流变化可忽略不计，则半周期结
束时谐振电流 IZVS可表示为

式中，IZVS决定输入电路的无功功率。ψ为变换器谐振网络的阻抗相角，即谐
振网络输入电流滞后于输入电压的相角。图 直观地体现了参数关系

IZVS还可表达为：

LLC 谐振变换器能够实现原边开关管 ZVS 的充要条件

空载和短路特性分析

1.空载特性

当变换器输出负载 RL→∞时，品质因数 Q=Zr/Re→0，此时可以得到变换器空载
时的电压增益表达式

当工作频率升高时， M(λ,fn,Q->0) 减小，输出电压降低。变换器工作在空
载情况时，电压增益曲线如下图所示

工作在空载条件时，变换器的电压增益存在下限，当变换器工作频率升高到一定的大小后，其电压增益就变成一个定值，导致变换器输出电压不可调。变换器空载时的最低电压增益为：

空载时，变换器除了存在输出电压不可调的问题以外，由于输出负载 RL极大，
变换器的变压器副边电流几乎为零，耦合到变压器原边的电流也可忽略不计，这会
导致谐振电流 ir 过小，给原边开关 MOS 管寄生电容充放电时间变长，可能会出现
在驱动信号死区时间内开关管体二极管无法导通的情况，会造成开关管 ZVS 条件
丢失.

2.短路特性

根据变换器输出电流定义和变换器的直流电压增益关系式，可以将变换器输出
电流 Io

变换器直流电流增益曲线，如图所示

随着变换器负载变小，它所对应的直流电流增益峰值升高。换而言之，LLC 谐振变换器输出电流随着负载的减小而升高。图中所有增益曲线均在fn=1 处达到峰值，所以当变换器负载固定时，变换器工作在谐振频率点时输出电流
最大。
此外，如图所示，变换器直流电流增益随着工作频率的增大迅速下降。因此，当 LLC 谐振变换器输出短路时，可以通过提高变换器工作频率，使其远离谐振工作点，来降低变换器直流电流增益以限制输出电流的大小，以保护变换器的安全。