LLC工作模态详解

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

                                        

重点知道：并且fs > fm。

「工作频率f=fs时LLC工作模态」

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

工作频率f>fs时LLC工作模态

」

阶段1/6：t0 ~ t1Q1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 × VoutCs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 ~ t2Q1、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 ~ t3Q1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 × VoutCs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 ~ t4Q1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 × VoutCs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 ~ t5Q1、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 ~ t6Q1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 × VoutCs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

「fm<f<fs时LLC工作模态」

阶段1/8：t0 ~ t1Q1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 × VoutCs与Ls以频率fs谐振输出能量来自Cs与Ls该阶段持续到D2电流为零

阶段2/8：t1 ~ t2Q1关断，Q2开通D1关断，D2关断，变压器二次侧开路Cs与(Ls + Lp)以频率fm谐振输出能量来自Co该阶段持续到Q2开通为止

阶段3/8：t2 ~ t3Q1、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4/8：t3 ~ t4Q1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 × VoutCs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）能量回馈至输入Vin该阶段持续到谐振电流I(Ls)=0为止

阶段5/8：t4 ~ t5Q1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 × VoutCs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D1电流为零

阶段6/8：t5~ t6Q1开通，Q2关断D1关断，D2关断，变压器二次侧开路Cs与(Ls + Lp)以频率fm谐振输出能量来自Co该阶段持续到Q1开通为止

阶段7/8：t6 ~ t7Q1、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8/8：t7 ~ t8Q1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 × VoutCs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1/8