LLC拓扑如下图所示,虚线框住的是LLC的核心部分,前面的部分是把输入交流电压经过整流和滤波使得在进入LLC的时候是直流电压(带有纹波),如果忽略纹波,那么给LLC供电的就是稳定的直流电压。
LLC的稳态分析即:输入电压稳定,输出电压稳定还有输出电流稳定
两个MOS管属于串联关系,S1导通的时候,S2必然是关断的,S2导通的时候,S1必然是关断的,两个管子一定不可以同时开通。如果S1和S2同时开启,那么电源和地直接短路,会冒烟。
两个MOS管是互补导通的,为了安全性,我们要在S1关断的时候,S2要错开一点时间再开通,同理,在S2关断的时候,S1也要错开时间开通,错开的这个时间就是死区时间。死区时间一般比较短,纳秒级别,任何桥式电路都需要死区时间。
在稳态的情况下,LLC上下管的占空比是0.5,LLC不调节占空比,动态调控的是开关的频率
这也是LLC名字的由来,其中Lr是谐振电感,可以利用变压器的漏感来做。其中Lr和Cr可以调换位置。Lm是变压器原边绕组电感量,任何一个变压器都可以等效为一个理想变压器和变压器原边绕组电感量的并联。
MOS管旁边的是MOS管自带的二极管和电容,理想变压器只变压不储存能量,理想变压器的感量是无穷大。
后面就是整流滤波和负载,这只是LLC的拓扑,不会改变的,实际电路要更加复杂。
LLC的核心就是谐振,是LLC的灵魂。
对于LLC,我们有两个问题
1、LLC如何实现ZVS(零电压开通)?
2、LLC如何通过调频实现稳压?
首先我们可以先把LLC谐振腔左右两边的电路化简一下。
AO是LLC的输入,CD是LLC的输出。
Q1开通Q2关断后,Q1相当于导线,A点电位为Vin,Q1关断Q2开通后,Q2相当于导线,A点点位为0,所以AO的电压波形为:
所以,AO之前可以看成一个方波电压源,
在稳态情况下,输出负载有稳定的压差和电流,所以我们可以用一个电阻来代替,
通过理想变压器的是方波,有正负半周之分,正半周时,原边上正下负,副边Ns1通过D1来给负载提供能量,负半周时,原边下正上负,副边Ns2通过D2 来给负载供电。
稳态情况下,副边总有一个绕组会给负载源源不断的提供能量,正半周是Ns1,负半周是Ns2
正半周时,Ns1的压差比负载高出一个二极管的压差,同理,负半周的时,Ns2的压差比负载高出一个二极管的电压。在分析的时候二极管的压差可以忽略。所以副边绕组压差约等于Vo。
变压器电压之比就是匝数之比,所以Np的电压是+/-N*Vo。负载的电流也是由CD这边提供,所以电流Icd与Io也是成比例的。
所以CD之后可以等效为一个负载。