【正文】 LLC 諧振電路增益圖 ratio of LLC resonant halfbridge 從上圖中可以看出，當電路工作在感性區(qū)域時（藍色部分）， fn1（即開關(guān)頻率大于 fr1）；當電路工作在容性區(qū)域時（黃色部分）， fn1（即開關(guān)頻率小于 fr1）；當電路工作在邊界區(qū)域時（黑色粗體虛線），這是電路工作在容性區(qū)域還是感性區(qū)域取決于負載情況。重載時接近于串聯(lián)諧振，而隨著負載的減輕越來越接近于并聯(lián)諧振。全諧振變換器主要由開關(guān)網(wǎng)絡和諧振槽路組成，它使得流過開關(guān)管的電流變?yōu)檎叶皇欠讲ǎ缓笤O法使開關(guān)管在某一時刻導通，實現(xiàn)零電壓或零電流開關(guān)。而諧振變換器又分為全諧振變換器，準諧振變換器，零開關(guān) PWM 變換器和零轉(zhuǎn)換PWM 變換器。最早的軟開關(guān)技術(shù)是采用有損緩沖電路來實現(xiàn)。對于普通的拓撲而言，在開關(guān)管開關(guān)時，MOSFET 的 DS 間的電壓與電流產(chǎn)生交疊，因此產(chǎn)生開關(guān)損耗。由于這個被動負載， LLC 諧振變換輕載穩(wěn)壓可以不再需要很高頻率。此階段隨著諧振電感 Lr 電流變?yōu)榱愣Y(jié)束，重復 T0~ T1 狀態(tài)。 圖 26 T4~T5 工作階段 Operation at T4~T5 ? T5~ T6: Q1 關(guān)斷， Q2 導通。在此期間，變壓器二次側(cè)跟 T1~ T2 階段一樣，脫離初級側(cè)。隨著Q1 關(guān)斷， T3~ T4 階段結(jié)束。 圖 25 T2~T3 工作階段 Operation at T2~T3 ? T3~ T4:此階段始于諧振電感 Lr 電流變負為正， Q1開通、 Q2 關(guān)斷，和 T2~ T3階段一樣。變壓器漏感（ Lm）在此階段被持續(xù)充電。下圖 4 為 LLC 半橋諧振電路在 T1~ T2 工作階段各個元器件工作狀態(tài)。由于 Q1體二級管此是出于正向偏置，而 Q2 的體二級管示反相偏置，兩個電感上的電流相等。在此階段，變壓器漏感不參加諧振， Cr、 Lr 組成了諧振頻率，輸出能量來自于 Cr和 Lr。通過選擇合 適的諧振參數(shù)，可以讓 LLC 諧振變換無論是負載變化或是輸入電壓變化都能工作在零電壓工作區(qū)。負載加重，諧振頻率將會升高。不同之處在于 LLC諧振腔的連接，左圖采用單諧振電容（ Cr），上海交通大學工程碩士學位論文 第二章 LLC 半橋諧振電路原理 ~ 6 ~ 其輸入電流紋波和電流有效值較高，但布線簡單，成本相對較低；右圖采用分體諧振電容（ C1, C2），其輸入電流紋波和電流有效值較低， C1 和 C2 上分別只流過一半的有效值電流，且電容量僅為左圖單諧振電容的一半。盡管這三種諧振電路都有各自的缺點，但是通過它們?nèi)?可以得出總結(jié)：第一，諧振電路都有兩個諧振頻率，通常工作在較高的那個諧振頻率電路的效率更高；第二，為了確保功率器件零電壓開通，諧振電路工作需工作在直流特性的下降段。但是，它們都不適合應用于開關(guān)頻率高和效率高的場合。下一章將對本實驗板，驗證理論分析和設計的正確性 。 第二是變壓器和諧振電感的優(yōu)化設計 ， 可以得出， λ 值需合理設計 ，過大或過小均會影響電路增益和工作頻率范圍，其值需在實驗中微調(diào) 。同時借助 LLC 諧振電路直流特性圖分 析其不同工作區(qū)域：容性區(qū)，感性區(qū)，邊界區(qū)和負載獨立工作點。具體研究了 LLC 諧振電路的優(yōu)化方案，并從 4 個不同方面提出具體改進措施。 上海交通大學工程碩士學位論文 第一章引言 ~ 2 ~ 課題研究內(nèi)容與任務 課題研究內(nèi)容 本論文的主要研究的內(nèi)容如下： 分析 LLC 半橋諧振電路的工作原理和不同周期電路工作狀態(tài)； 采用數(shù)學建模方式，建立 LLC 諧振器的分析模型，然后利用該模型分析和總結(jié)設計要素； 提出 LLC 半橋諧振電路優(yōu)化方案 ，并通過試驗論證方案； 在進行 90W 電腦適配器的實際項目中，對整個系統(tǒng)進行設計，系統(tǒng)由兩級構(gòu)成，第一級為基于 L6563 芯片的 PFC 電路，第二級為基于 L6599 芯片的 LLC 半橋諧振電路； 90W 電腦適配器整機性能測試，并且比較分析與市場上同類產(chǎn)品應用不同拓撲電路結(jié)構(gòu)式的性能； 課題研究任務 通過反復驗證總結(jié)優(yōu)化方案，為項目提供理論基礎及實踐論證；本人通過參與 90W電腦適配器項目的設計與測試，做到掌握 LLC 半橋諧振電路的工作原理和優(yōu)化設計，并參與測試 90W 適配器的整機性能，協(xié)助測試和分析在市場上同類 適配器應用不同電路拓撲結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)性能。 為了解決傳統(tǒng)諧振變換器的局限性，提出了 LLC 諧振變換器 ； 因為它優(yōu)于常規(guī)串聯(lián)諧振變換器和并聯(lián)諧振變換器 ，在 負 載 和輸入變化較大時 ,頻率變化 仍 很小 ，且 全負 載范圍內(nèi)切換 可實現(xiàn) 零電壓轉(zhuǎn)換 (ZVS)。諧振網(wǎng)絡通常由多個無源電感或電容組成，由于元件個數(shù)和連接方式上的差異，按不同諧振方式可分為串聯(lián)諧振變換器、并聯(lián)諧振變換器以及兩者 結(jié)合產(chǎn)生的串并聯(lián)諧振變換器。 關(guān)鍵詞： LLC, 半橋諧振電路 , MOSFET, 軟開關(guān)上海交通大學工程碩士學位論文 ABSTRACT ~ II ~ Design and Application of LLC Half bridge Resonant Circuit ABSTRACT Modern switching power demands power supply with high power density, smooth EMI signal, and high efficiency, less external ponents. Although there are variable DCDC topology in this field, LLC half bridge resonant circuit has unique advantages because of its ZVS (Zero Voltage Switching) feature. As for other normal resonant circuit, LLC resonant circuit has lots of virtue. Firstly, LLC resonant circuit is able to adjust output when input voltage and output load change in wide range. Meanwhile its switching frequency has little change pares to other normal resonant circuit. Secondly, LLC resonant circuit is able to achieve ZVS within whole operation range. Lastly, in LLC resonant circuit, all the ponents are to achieve ZVS, including all capacitor, leakage inductor and magizing inductor of transformer. In this article, different resonant circuits are contrasted and main advantages of LLC resonant circuit es out through the parison. Then through 90W adaptor project, the optimization proposals are verified in experiment by testing whole board. There are two stages in 90W adaptor, first stage is PFC circuit based on L6563, and second stage is LLC half bridge resonant circuit based on L6599. First part of this article is to conclude virtue and defect of different resonant circuit and introduce the principle. The working feature and principle are explained one by one when circuit working in different period. In second part of this article, LLC half bridge resonant circuit simplification and model build are introduced. Through conversion ratio of LLC resonant circuit, the main design key points are concluded. Some optimization proposals are 上海交通大學工程碩士學位論文 ABSTRACT ~ III ~ raised in the third part of this article, including design key points of main transformer and key ponents selection. They are needed to be verified in experiment. In the last part of this article, by working on project 90W adapter for notebook, the design flowchart is listed step by step. Both PFC circuit and LLC half bridge resonant circuit are included. Meanwhile, the relative problems in experiment are also raised and its solution is provided according to personal point of view. The testing job is not only for this 90W LLC half bridge resonant adaptor, but also other 90W adaptor with different topology. By pared with other topoloies, 90W half bridge LLC has obvious advantage on efficiency. For other factors, it also performs very well. KEY WORDS LLC, Half bridge resonant circuit, MOSFET, ZVS 上海交通大學工程碩士學位論文 符號說明 ~ IV ~ 符號說明 Abbreviations 縮略語 Full spelling 英文全名 Chinese explanation 中文解釋 PFC Power Factor Corrector 功率因數(shù)校正器 ZVS Zero Voltage Switching 零電壓開通 SRC Seires Resonant Circuit 串聯(lián)諧振電路 PRC Parallel Resonant Circuit 并聯(lián)諧振電路 SPRC Seires Parallel Resonant Circuit 串并 聯(lián)諧振電路 ★ 注： 在 此 縮略語 按字母順序排列，并非按文中出現(xiàn)順序排列 。 第三部分提出實際優(yōu)化方案，其中 包括設計 主 變壓器 設計 和 關(guān)鍵 元器件 的選擇，并從實驗結(jié)果中驗證。并以 90W 電腦適配器項目為設計目標，對整個系統(tǒng)進行測試， 驗證理論提出的優(yōu)化方案。首先，它可以在 輸入和 負載 大范圍 變化的情況下調(diào)節(jié)輸出，同時開關(guān)頻率變化相對很小。 本學位論文屬于 不保密 □。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔。在論文的撰寫過程中 老師們 給予我很大的幫助，幫助解決了不少的難點，使得論文能夠及時完成，這里一并表示真誠的感 謝。 最后，我要特別感謝 我的導師劉望蜀 老師、 和研究生助教吳子儀 老師。感謝老師四年來對我孜孜不 倦的教誨，對我成長的關(guān)心和愛護。 最后，我要感謝我的父母對我的關(guān)系和理解，如果沒有他們在我的學習生涯中的無私奉獻和默默支持，我將無法順利完成今天