摘要:高频化、小型化、轻量化、高效率、高功率密度成为开关电源的发展趋势,基于谐振电路的软开关技术又重新被人们重视起来。由于LLC电路在具有效率高、EMI噪声低、功率密度高、开关应力小等方面的优势,加上LLC芯片的不断更新和丰富,基于LLC拓扑结构的应用越来越广泛。
1990年RudySeverns就提出了LLC电路概念。随着分布式电源系统的出现,越来越多的人员重新开始研究LLC电路。2003年杨波的博士论文《TopologyInvestigationforFrontEndDC/DCPowerConversionforDistributedPowerSystem》对SRC、PRC、LCC、LLC几种谐振电路拓扑进行了分析,发现LLC电路中的励磁电感和漏感可以设计好集成在一个变压器中,并发现了Region2的独特价值。
如图所示是半桥LLC的拓扑结构,谐振腔由2个电感L和一个电容C组成,因而得名“LLC”。需要注意的是,图中的变压器是理想变压器,只起到匝比转换电压的作用。励磁电感Lm是变压器的原边线圈电感,在空载时参与谐振,由谐振频率fr2的表达式来体现;在带载时Lm两端电压被钳位,不参与谐振,由谐振频率fr1的表达式来体现。
在开关电源框架中,LLC电路属于DC/DC功率转换部分,LLC的输入电压一般是PFC母线电压。
LLC电路的工作频率一般在谐振频率附近,含有高次谐波的方波信号经过谐振网络后一般被滤掉,所以通常采用基波分析法(First-HarmonicApproximation,FHA)来分析谐振电路,将非线性离散电路简化成等效线性电路进行分析。
由于LLC拓扑的独特优势,越来越多的LLC控制芯片相继推出,如L6599、UCC25600、ICE2HS01G、FAN7688、NCP1396。以FAN7688规格书为例了解常见的LLC控制IC功能。
张卫平老师2020最新版的《开关变换器的建模与控制》书中提到了LLC的小信号分析和设计,视频对此有详细解读,可供参考学习。