开关电源设计 LLC
LLC谐振电路工作原理及参数设计
llc谐振电路工作原理及参数设计contents •LLC谐振电路工作原理•LLC谐振电路参数设计•LLC谐振电路优化与控制•LLC谐振电路应用案例•LLC谐振电路发展与挑战•参考文献目录CHAPTERLLC谐振电路工作原理连续模式断续模式工作模式电路组成工作过程输入变压器将直流电压转换为交流电压，并通过输出变优点030201CHAPTERLLC谐振电路参数设计频率范围频率稳定性操作频率增益LLC谐振电路的增益通常由放大器和反馈网络决定。
在设计时，需要考虑增益的平坦度和稳定性，以确保良好的频率响应和信号质量。
效率高效率是LLC谐振电路的重要性能指标之一。
为了实现高效率，需要考虑功率匹配和电路损耗。
采用有效的匹配网络和低损耗元件可以提高电路的效率。
增益和效率阻抗匹配输入阻抗LLC谐振电路的输入阻抗需要根据放大器的输入阻抗进行匹配。
这可以保证信号的有效传输和防止信号反射。
输出阻抗输出阻抗也需要进行匹配，以确保信号的完整传输和防止信号反射。
这可以通过使用合适的输出网络和元件来实现。
稳定性与可靠性稳定性可靠性CHAPTERLLC谐振电路优化与控制优化方法03功率控制控制方法01电压控制02电流控制参数设计谐振频率占空比负载阻抗CHAPTERLLC谐振电路应用案例案例1：节能荧光灯电子镇流器描述01工作原理02参数设计03描述案例2：开关电源工作原理参数设计描述工作原理参数设计案例3：电磁炉CHAPTERLLC谐振电路发展与挑战发展背景介绍发展历程当前状况虑多个因素，如负载条件、电源电压、电路拓扑等，设计过程较参数设计复杂定性的元件，因此制造成本相对较高，需要优化设计以降低成本。
制造成本高稳定性问题可靠性问题挑战CHAPTER参考文献参考文献参考文献1参考文献2参考文献3WATCHING。
【开关电源设计】浅谈LLC
要了解LLC,就要先了解软开关。
对于普通的拓扑而言，在开关管开关时，MOSFET 的D-S间的电压与电流产生交叠，因此产生开关损耗。
如图所示：
l c 蠡
－
员01 。
关开耗f 盲臼关断损耗t 爹为了减小开关时的交叠，人们提出了零电流开关(zcs)和零电压开关(ZVS)两种软开关的方法。
一：使开关管的电流在开通时保持在零，在关断前使电流降到零。
1111l.：使开关管的电压在开通前降到零在关断时保持为零。
勹I I I I V I c e 1 I ！ t 伽。
v b e t
I
1 关断损耗＝0I t 关断V c e。
「plos I I I I I I | I I l
N 1开通损耗＝01 匕
，d . 关断损耗
I V A 开通火断孛电压开通。
孛电流关断最早的软开关技术是采用有损缓冲电路来实现。
从能量的角度来看，它是将开关损耗转移到缓冲电路中消耗掉，从而改善开关管的工作条件。
这种方法对变换器的效率没有提高，甚至会使效率降低。
目前所研究的软开关技术不再采用有损缓冲电路，这种技
而谐振变换器又分为全
谐振变换器，准谐振变换器，零开关PWM变换器和零转换PWM变换器。
全谐振变换器的谐抹元件一直谐振工作，而准谐振变换器的谐振元件只参与能量变换的某一个阶段，不。
llc电源设计步骤
llc电源设计步骤LLC电源设计是一种常见的开关电源设计，其拥有高效率、高稳定性、低噪音等特点，被广泛应用于电子设备中。
下面将介绍LLC电源设计的主要步骤。
第一步：需求分析和规划在进行LLC电源设计之前，首先需要明确电源的需求和规划。
确定输入电压范围、输出电压、输出功率、工作环境温度等关键参数。
同时，也需要根据具体应用场景，确定电源的可靠性、效率和尺寸等方面的要求。
第二步：功率级拓扑选择根据电源的需求和规划，选择合适的功率级拓扑。
LLC电源通常采用半桥或全桥拓扑，具有输出电压变换比大、负载适应性好、并联容性强等特点。
根据具体情况，选择合适的拓扑结构。
第三步：元器件选择根据所选择的功率级拓扑，选择合适的元器件。
主要包括MOSFET、二极管、开关电容、谐振电感、输出电感等。
选择合适的元器件需要考虑功率损耗、电流容量、耐压能力、频率响应等因素。
第四步：回路设计在选定元器件之后，进行回路设计。
LLC电源具有LC谐振电路，使用频率高且工作方式复杂，因此需要对电路进行详细设计。
主要包括：控制IC的选型与配置、谐振电感和谐振电容的设计、复杂的反馈控制电路的设计等。
第五步：元器件布局和散热设计在进行LLC电源设计时，还需要考虑元器件的布局和散热设计。
元器件布局的合理性可以减少电路的干扰和损耗，散热设计可以确保元器件在高功率工作时的温度不超过允许值。
第六步：模拟仿真和电路原型制作在设计完成之后，进行模拟仿真，验证电路的稳定性和性能。
通过仿真可以得到电路的波形、频谱等数据，并对电路进行优化。
完成模拟仿真之后，根据实际需求制作电路的原型，并进行测试和调试。
第七步：电路优化和再次仿真根据电路原型的测试结果，对电路进行优化。
可以通过改变元器件参数、调整控制策略等方式来提升电路性能。
优化后，再次进行仿真，以验证优化效果。
第八步：批量生产和测试在电路设计稳定性和性能达到要求后，进行批量生产和测试。
在生产过程中，需要注意元器件的选用、布局的合理性以及制造过程中的细节，以确保最终产品的质量和性能。
LLC电路原理与设计
LLC电路原理与设计LLC电路被广泛应用在各种电源应用中，例如电视机、计算机、服务器和通信设备等。
其主要优点是高效率、低EMI、低谐波失真和宽输入输出电压范围。
这使得LLC电路成为一种理想的选择，用于满足高性能功率转换的需求。
LLC电路的基本原理是在开关转换器中使用谐振电压和电流来实现高效率的功率转换。
在LLC电路中，L1和L2是串联的电感，并与谐振电流振荡，增加了电路的整体效率。
变压器的一侧为L1和L2，另一侧为C电容。
电感和电容通过谐振频率进行振荡，使得电流和电压在相位上保持一致。
1.电感和电容的选择：电感和电容的选择对LLC电路的性能影响很大。
合适的电感和电容参数可以实现高效率和稳定的电源输出。
电感的选择要考虑电流冲击和谐振频率。
电容的选择要考虑电压稳定性和谐振频率。
2.桥式整流器设计：LLC电路的输入端通常包括桥式整流器，用于将交流电转换为直流电。
桥式整流器的设计应满足输入电压和负载要求。
3.控制器设计：LLC电路的控制器用于控制开关器件，以实现所需的输出电压和电流。
控制器的设计要考虑输入和输出电压范围、负载变化和开关频率等因素。
4.输出滤波器设计：LLC电路的输出端通常需要添加滤波器来减少输出电压的纹波和EMI噪声。
滤波器的设计需要考虑输出电流和频率要求。
5.输出调节设计：LLC电路的输出电压通常需要进行稳定调节，以适应负载变化和输入电压波动。
稳定调节电路的设计需要考虑稳态和动态响应性能。
总结：LLC电路是一种高效率功率转换和EMI滤波的拓扑结构。
其设计需要考虑电感和电容的选择、桥式整流器设计、控制器设计、输出滤波器设计和输出调节设计等因素。
通过合理的设计和参数选择，可以实现高性能和稳定的电源输出。
llc开关电源原理
llc开关电源原理LLC开关电源是一种常见的电源电路，其原理基于LLC谐振。
在这篇文章中，我们将详细介绍LLC开关电源的工作原理。
一、LLC开关电源的基本原理LLC开关电源是一种采用LLC谐振电路的高效率电源。
它由LLC谐振电路和开关电源控制电路两部分组成。
1.1 LLC谐振电路LLC谐振电路由电感L、电容C和电容C1组成，其中C1是一个电容分压器。
当输入电压施加在LLC谐振电路上时，电感L和电容C 形成谐振回路。
电感L在电压周期内存储能量，而电容C在电流周期内存储能量。
通过控制开关管的开关时间，可以实现能量的传输。
1.2 开关电源控制电路开关电源控制电路负责控制开关管的开关时间，以实现输出电压的稳定。
控制电路通常由反馈控制回路、比较器和PWM控制器组成。
反馈控制回路用于检测输出电压，比较器将检测到的输出电压与参考电压进行比较，PWM控制器根据比较结果生成合适的PWM信号，控制开关管的开关时间。
二、LLC开关电源的工作过程LLC开关电源的工作过程可以分为充电阶段、放电阶段和保持阶段。
2.1 充电阶段在充电阶段，当开关管导通时，输入电压施加在电感L上，电感L 开始储存能量。
与此同时，电容C1充电，以提供所需的电压给PWM控制器。
此时，C1也开始储存能量，以便在下一个周期传输。
2.2 放电阶段在放电阶段，当开关管关断时，电感L中储存的能量开始传输到输出端。
电感L和电容C形成谐振回路，电感L释放能量，电容C储存能量。
通过合理选择电感L和电容C的参数，可以实现高效的能量传输。
2.3 保持阶段在保持阶段，当输出电压达到设定值时，反馈控制回路会将检测到的输出电压与参考电压进行比较。
根据比较结果，PWM控制器会调整开关管的开关时间，以使输出电压保持稳定。
三、LLC开关电源的特点LLC开关电源具有以下几个特点：3.1 高效率由于LLC开关电源采用了谐振电路，能量传输更加高效。
谐振电路能够使开关管的开关损耗降低，从而提高整体的能量转换效率。
llc谐振开关电源电路原理
llc谐振开关电源电路原理LLC谐振开关电源电路原理LLC谐振开关电源电路是一种高效、低噪声的电源设计方案，广泛应用于各种电子设备中。
本文将介绍LLC谐振开关电源电路的工作原理及其优势。
一、LLC谐振开关电源电路的基本原理LLC谐振开关电源电路由LLC谐振网络和开关电源组成。
LLC谐振网络由电感L、电容C和电感L2构成，以及谐振电容C1和电感L1。
开关电源由开关管和变压器组成。
在工作过程中，LLC谐振开关电源电路首先通过变压器将输入电压变换为所需的输出电压。
然后，开关管控制开关频率和占空比，将电能传递到输出负载上。
通过LLC谐振网络的谐振作用，实现电能的高效转换和传输。
二、LLC谐振开关电源电路的工作过程LLC谐振开关电源电路的工作过程可分为两个阶段：开关阶段和谐振阶段。
1. 开关阶段：在开关阶段，开关管导通，输入电源将电能传输到变压器的一侧。
同时，电容C1通过电感L1充电。
当开关管关闭时，电容C1通过电感L1和电感L2的共振，将电能传输到输出负载上。
2. 谐振阶段：在谐振阶段，开关管关闭，电感L1和电感L2之间的电能开始谐振。
谐振电压和电流在电感L和电容C的共振作用下，形成高频交流信号。
通过调节电感L和电容C的数值，可以实现输出电压和电流的稳定控制。
三、LLC谐振开关电源电路的优势LLC谐振开关电源电路相比传统的开关电源具有以下优势：1. 高效性：LLC谐振开关电源电路利用谐振网络的特性，实现了高效率的能量转换和传输，显著提高了能源利用率。
2. 低噪声：由于谐振频率高于人耳可听到的范围，LLC谐振开关电源电路工作时产生的噪声较低，有利于提高电子设备的使用体验。
3. 宽输入电压范围：LLC谐振开关电源电路的谐振网络可以适应宽范围的输入电压变化，提供稳定的输出电压，适用于各种电源输入条件。
4. 稳定性好：LLC谐振开关电源电路具有较好的稳定性和抗干扰能力，能够有效应对电网波动和负载变化等外部干扰。
开关电源设计 LLC
已知量
令Q=0
|
G
min
|=
(1 +
k *(x)2 k ) * ( x)2
−1
只有x是未知量
结果
f min =
fr 1+ k(1− 1 )
G2 max
f max =
fr 1+ k(1− 1 )
G min
Q = 0.95Q max =
0.95
*
k+
G2 max
k *G max
G max 2 −1
Ls
ZVS区域2的波形
f<fr 开关频率小于谐振频率 上管开通前电流由S-D流通
ZCS区域的波形
0
f<fr2 开关频率小于谐振频率 上管开通前电流由D-S流通
电流由DS流过Q2 体二极管
LLC的设计方法
已知的条件
1. 输入电压范围 2. 输出电压、电流 3. 确定需要的谐振频率 4. 额定输入、输出满载时电源工作在fr附近
2
*
Irms
_
Max
*
1
2πfrCr
=
420 2
+
IOCP
2πfrCr
实际计算步骤
4.5 输出电容的电流有效值(f=fr,24V输出)
ICo _ Rms = ⎜⎛ πIo ⎟⎞2 − Io2 = π 2 − 8 Io = 2.32 A
⎝2 2⎠
8
实际计算步骤
5. 选择器件和变压器设计 MOSFET: 满足20％裕量,电压500V，电流从发热和Coss考虑(保证
LLC设计步骤
¾LLC的基本原理 ¾LLC的设计方法 ¾LLC的几个问题
LLC的基本原理
半桥llc开关电源设计
半桥llc开关电源设计
半桥 LLC 开关电源设计
半桥 LLC 开关电源设计是一种常见的电源设计方案，广泛应用于许多电子设备。
在这种设计中，使用了半桥拓扑结构和 LLC 调制技术来提供高效率和稳定的能量转换。
半桥拓扑结构是一种将电源输入直流电压转换为高频交流电压的电路。
通过使用半桥拓扑结构，可以实现较高的转换效率和较低的功率损耗。
该设计方案通常包括两个功率开关，一个电容和一个变压器。
其中，两个功率开关相互补偿，可实现零电压开关和零电流开关，从而减少开关损耗。
LLC 调制技术是一种通过调整电感、电容和变压器等元件的参数来实现高效率能量转换的技术。
这种技术可以减少开关功率损耗，并提供高效率和较低的输出波纹。
LLC 调制技术还具有较好的瞬态响应和较低的 EMI（电磁干扰）特性，使得半桥 LLC 开关电源设计在电子设备中得到广泛应用。
在半桥 LLC 开关电源设计中，还需要考虑输入电压范围、输出功率需求和稳定性要求等因素。
通过合理选择元件参数、控制方法和保护电路，可以实现满足这些需求的设计。
此外，还需要对瞬态响应、效率和可靠性等方面进行充分考虑，以确保设计的性能和可靠性。
总之，半桥 LLC 开关电源设计是一种高效、稳定的电源设计方案，适用于各种电子设备。
通过充分考虑各种因素和采用合适的控制技术，可以实现满足需求的设计。
在实际应用中，还需根据具体情况进行适当调整和优化，以提高设计的性能和可靠性。
全桥llc开关电源原理
全桥llc开关电源原理
全桥LLC开关电源是一种高效率、高性能的电源拓扑结构，常用于工业电子、通信设备和电源适配器等领域。
全桥LLC开关电源的原理可以从多个角度来解释。
首先，从电路结构来看，全桥LLC开关电源由LLC谐振变换器和全桥变换器两部分组成。
LLC谐振变换器由电感L、电容C和电阻R组成，通过谐振实现零电压开关(ZVS)和零电流开关(ZCS)，从而减小开关损耗，提高效率。
全桥变换器由四个功率开关管组成，可以实现双向开关控制，从而实现输出电压的调节和控制。
其次，从工作原理来看，全桥LLC开关电源在工作时，首先通过LLC谐振变换器将输入电压进行谐振变换，降低电压的峰值和开关损耗，然后通过全桥变换器进行电压变换和输出控制。
在整个工作过程中，LLC谐振变换器的谐振特性使得电路在开关过程中产生的电压和电流波形更加柔和，减小了电磁干扰和损耗，提高了电源的稳定性和可靠性。
另外，从性能特点来看，全桥LLC开关电源具有高效率、高功率密度、低电磁干扰等优点。
由于谐振特性的引入，使得电源在高
频率下工作时仍能保持较高的效率，同时减小了体积和重量，适合于要求功率密度高的场合。
另外，全桥结构的双向控制使得电源输出电压范围更加灵活，适用于不同的应用场景。
总的来说，全桥LLC开关电源通过LLC谐振变换器和全桥变换器的组合实现了高效率、高性能的电源转换，具有较好的稳定性和可靠性，适用于多种工业和通信设备领域。
llc电源设计步骤
llc电源设计步骤
LLC电源设计的步骤如下：
1. 确定需求：明确电源的输入电压范围、输出电压要求、负载要求等，以及其他特殊要求。
2. 选择拓扑结构：根据需求选择合适的LLC拓扑结构，如全
桥LLC、半桥LLC等。
3. 选取主要元器件：选择合适的主变压器、开关管、电容等主要元器件。
4. 确定参数：根据需求和选择的元器件，计算得到一些重要参数，如输出电流、输出功率、电感值、电容值等。
5. 确定控制策略：选择合适的控制策略，如电流模式控制、电压模式控制等。
6. 进行仿真：借助电源设计软件，对电源进行仿真分析，验证设计是否满足需求。
7. PCB设计：根据电源的尺寸和形状，进行PCB的布线设计。
8. 元器件安排：按照电路布线，安排元器件的位置。
9. PCB制作：将PCB设计文件发送给PCB制造厂家，制作电
源的PCB。
10. 焊接装配：将元器件焊接到PCB上，并进行装配工作。
11. 调试与测试：对制作完成的电源进行调试和测试，确保电源工作正常。
12. 优化改进：根据测试结果，对电源进行优化改进，如增加稳压控制电路、降低功率损耗等。
13. 批量生产：完成以上步骤后，可以进行批量生产。
LLC半桥谐振开关电源原理介绍与逆变电路
LLC半桥谐振开关电源原理介绍与逆变电路LLC半桥谐振开关电源（LLC Half-Bridge Resonant Switching Power Supply）是一种高效率、高性能的电力转换器，常用于工业、通信和消费电子设备中。
本文将介绍LLC半桥谐振开关电源的基本工作原理，并探讨逆变电路的应用。
一、LLC半桥谐振开关电源原理1.输入电路：输入电路通常由电源电网和整流器组成。
电源电网通常是交流电，而整流器将交流电转换为直流电，为开关转换器提供输入电源。
2.开关转换器：开关转换器是LLC半桥谐振开关电源的核心部分，负责将输入直流电转换为高频交流电，并控制输出直流电的电压和电流。
开关转换器包括两个开关和一些电容和电感元件。
-开关：开关通常是MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）或IGBT（绝缘栅双极性晶体管），用于控制电流的通断。
-电容和电感：电容和电感元件形成谐振电路，通过调节电容和电感的数值，可以实现电流和电压的转换。
3.输出电路：输出电路通常由滤波器和稳压器组成。
滤波器使得输出电流更加稳定，稳压器则使得输出电压恒定。
在LLC半桥谐振开关电源中，开关转换器的关键是谐振电路的设计。
通过调节电容和电感的数值，使得谐振频率与输入电流的频率相匹配，从而实现能量的高效传输。
二、逆变电路的应用逆变电路是一种将直流电转换为交流电的电力转换器。
逆变电路在很多应用中都有广泛的应用，如太阳能发电和电动车充电器等。
逆变电路有两种常见的类型：交流逆变器和直流逆变器。
1.交流逆变器：交流逆变器将直流电转换为交流电，常用于太阳能发电，将太阳能电池板产生的直流电转换为交流电。
-单相交流逆变器：将单相直流电转换为单相交流电。
-三相交流逆变器：将三相直流电转换为三相交流电。
2.直流逆变器：直流逆变器将直流电转换为交流电，常用于电动车充电器等应用。
逆变电路的工作原理与LLC半桥谐振开关电源类似。
通过调节开关的通断状态，控制直流电的流动，实现交流电的输出。
llc同步整流驱动芯片
llc同步整流驱动芯片随着电源设计技术的不断发展，LLC同步整流驱动芯片逐渐成为电源管理系统的重要组成部分。
本文将介绍LLC同步整流驱动芯片的概述、工作原理、优点、应用领域以及如何选择合适的LLC同步整流驱动芯片。
一、LLC同步整流驱动芯片的概述LLC同步整流驱动芯片是一种电源管理芯片，主要用于控制和调节开关电源的输出电压。
它采用LLC（Lindsay-Cook-Lo）谐振变换器拓扑结构，具有较高的转换效率和较小的体积。
LLC同步整流驱动芯片内部集成了功率开关、控制器、电压检测、电流检测等功能，可以实现对电源系统的精确控制。
二、LLC同步整流驱动芯片的工作原理LLC同步整流驱动芯片的工作原理主要分为以下几个部分：1.开关控制：通过控制器输出脉冲信号，驱动功率开关进行开关操作。
2.谐振变换：通过LC谐振网络实现电压、电流的变换。
3.电压、电流检测：对输出电压、电流进行实时检测，通过控制器调整脉冲宽度，实现恒压、恒流等控制模式。
4.保护功能：当检测到异常情况时，如过压、过流、短路等，控制器会发出保护信号，关闭功率开关，以保护整个电源系统。
三、LLC同步整流驱动芯片的优点1.高转换效率：LLC谐振变换器具有较高的转换效率，可以有效降低能耗。
2.恒压、恒流模式：LLC同步整流驱动芯片可以实现恒压、恒流输出，满足不同负载需求。
3.紧凑型设计：LLC谐振变换器具有较小的体积，便于集成和安装。
4.可靠性高：LLC同步整流驱动芯片具有丰富的保护功能，可有效提高电源系统的可靠性。
四、LLC同步整流驱动芯片的应用领域LLC同步整流驱动芯片广泛应用于各种电子产品和工业设备中，如通信设备、服务器、电动汽车、太阳能发电系统等。
五、如何选择合适的LLC同步整流驱动芯片在选择LLC同步整流驱动芯片时，需要考虑以下几个方面：1.转换效率：选择高转换效率的LLC同步整流驱动芯片，可以降低能耗。
2.输出电压和电流：根据实际应用需求，选择合适的输出电压和电流参数的LLC同步整流驱动芯片。
llc 电源方案
llc 电源方案LLC电源方案一、简介LLC电源方案（LLC Power Architecture）是一种高效且可靠的电源系统设计方案。
LLC电源方案主要由LLC拓扑结构和相应的控制电路组成，具有以下特点：高效、低功耗、快速响应、稳定可靠等。
本文将详细介绍LLC电源方案的工作原理、应用领域以及未来发展方向。
二、工作原理LLC电源方案采用LLC拓扑结构，该结构由电源输入端的电感、电容构成，并通过共振电路与输出侧电路相连接。
控制电路主要由LLC反馈控制器、开关管驱动电路和PWM（脉宽调制）控制电路组成。
LLC拓扑结构的优势在于：1. 实现零电压开关（Zero Voltage Switching, ZVS），减少开关过程中产生的功耗和电磁干扰；2. 提供高电流输出，能适应各种负载要求；3. 高效率转换能力，节约能源，降低功耗；4. 输出电压稳定，响应速度更快。
LLC电源方案的控制电路则负责监测输出电压，并通过调整功率开关管的开关频率，控制输出电压的稳定性。
PWM控制电路根据反馈电压信号，利用脉宽调制技术对开关管的开关周期进行调整，以达到稳定输出电压的目的。
三、应用领域LLC电源方案具有广泛的应用领域，特别适用于以下场景：1. 数据中心服务器：LLC电源方案提供高效、稳定的电源输出，可以有效降低服务器功耗，并提升数据中心的能源利用效率。
2. 电动汽车充电桩：LLC电源方案能够提供高功率输出，满足电动汽车充电桩对电能的需求，并提供快速响应和可靠性保证。
3. 智能家居系统：LLC电源方案具有较低的功耗、高效的能源转换能力，可以为智能家居系统提供可靠的电源支持。
4. 工业控制设备：LLC电源方案不仅能够满足工业控制设备对高效、稳定电源的需求，还具备快速响应和抗干扰的特点。
四、未来发展方向随着科技的不断进步和市场需求的增长，LLC电源方案将在以下方面得到进一步优化和发展：1. 提高能源转换效率：通过优化LLC拓扑结构和控制电路，进一步降低能源转换过程中的损耗，提高整体效率。
llc开关电源原理
llc开关电源原理
LLC开关电源是一种高效率、低损耗的电源设计，其工作原
理基于LLC谐振拓扑。
LLC谐振拓扑是一种由L（电感）和C（电容）元件组成的电路。
在LLC开关电源中，主要由输入滤波电容Cin、输入电
感Lin、谐振电容Cres、谐振电感Lres、变压器Pri和Sec两
侧的绕组组成。
其工作原理如下：
1. 开关状态1：当开关管S1关闭，开关管S2导通时，电感
Lin中储存的能量开始释放，使得输入电流从Vin方向流向
Lres和Cres。
此时，变压器Pri侧的电流开始增加。
2. 开关状态2：当开关管S2关闭，开关管S1导通时，由于电
感Lres的储能特性，电流仍然会继续流动，但是流向变为了
变压器的Sec侧。
这时，变压器Pri侧的电流开始减小。
3. 开关状态3：当开关管S1关闭，开关管S2导通时，电感
Lin再次开始储存能量，使得电流从Vin方向流向Lres和Cres。
此时，变压器Sec侧的电流开始减小。
通过以上的三个开关状态的交替，电流在LLC谐振拓扑中形
成了谐振的特性。
这种谐振可以有效地减少开关管上的开关损耗，并使得电源的转换效率提高。
除了上述的工作原理外，LLC开关电源还可以通过控制开关
频率和占空比来实现电力的调节和稳定输出。
通过合理的控制，
可以满足不同负载情况下的需求，并提供稳定的电压和电流输出。
总之，LLC开关电源利用LLC谐振拓扑的特性，能够实现高效率、低损耗的电能转换。
将其应用于各种电力系统中，可以提供可靠稳定的电源输出。
llc谐振开关电源电路原理
llc谐振开关电源电路原理LLC谐振开关电源电路原理LLC谐振开关电源电路是一种高效、稳定和可靠的电源设计方案，广泛应用于各种电子设备中。
本文将为您介绍LLC谐振开关电源电路的原理和工作方式。
LLC谐振开关电源电路由LLC谐振变压器、开关管、电容和电感等元件组成。
其工作原理基于LLC谐振拓扑结构，通过定时开关的方式将输入电源转换为所需的输出电压。
LLC谐振变压器是LLC电源电路的关键组件。
它由主绕组和副绕组组成，主要负责电压转换。
当输入电压施加到主绕组时，通过副绕组的电感和电容产生谐振，从而实现电压的转换。
谐振的频率由电感和电容的数值决定，通过合理选择电感和电容的数值，可以使LLC谐振变压器在高效、稳定的工作状态下运行。
开关管是LLC谐振开关电源电路的关键控制元件。
开关管的开关操作由控制电路控制，根据输入电压和输出负载的变化情况，控制电路会调整开关管的开关频率和占空比，以保持输出电压的稳定性。
开关管的开关操作使LLC谐振变压器工作在LLC谐振状态下，从而提高了电源的效率和稳定性。
电容和电感是LLC谐振开关电源电路中的重要元件，它们分别用于储存和释放能量。
电容通过吸收和储存电能，电感则通过积累和释放磁能。
它们与LLC谐振变压器共同实现了能量的转换和传递，从而实现了电源的高效工作。
总的来说，LLC谐振开关电源电路通过LLC谐振变压器、开关管、电容和电感等元件的协同工作，实现了输入电源到输出电压的转换。
其工作原理基于LLC谐振拓扑结构，通过合理选择电感和电容的数值，通过控制开关管的开关操作，使电源工作在LLC谐振状态下，从而提高了电源的效率和稳定性。
LLC谐振开关电源电路具有许多优点，例如高效、稳定和可靠。
相较于传统的开关电源电路，LLC谐振电路可以减少电源的能量损耗，提高电源的效率。
同时，LLC谐振电路还具有较低的输出电压波动和较高的输出电流能力，可以满足各种电子设备对电源的要求。
LLC谐振开关电源电路是一种高效、稳定和可靠的电源设计方案。
llc开关电源设计书籍
llc开关电源设计书籍LLC开关电源设计是电力电子领域的一个重要课题，本文将介绍一些相关的书籍，帮助读者更好地了解LLC开关电源的设计原理和方法。
1.《LLC Resonant Converter: Analysis, Control, and Design》这本书是由Ming Xu和Gerhard W. Semmelhack合著的，是关于LLC谐振变换器分析、控制和设计的权威指南。
书中详细介绍了LLC拓扑的工作原理、分析方法和设计步骤，并提供了实际的设计示例和实验结果。
此书适合电力电子工程师和研究人员阅读，对于深入理解LLC开关电源的原理和设计方法非常有帮助。
2.《Design of LLC Resonant Converter with Adaptive Control》这本书是由Li Yang编写的，主要介绍了带自适应控制的LLC谐振变换器的设计方法。
书中首先介绍了LLC拓扑的基本原理和特点，然后详细讲解了自适应控制的原理和设计步骤。
此书还包含了大量的仿真结果和实验验证，可以帮助读者更好地理解和应用自适应控制技术。
3.《Power Electronics: Converters, Applications, and Design》这本书是由Ned Mohan、Tore M. Undeland和William P. Robbins合著的，是电力电子领域的经典教材之一。
书中系统地介绍了各种电力电子变换器的原理、应用和设计方法，包括LLC谐振变换器。
此书内容丰富，结构清晰，适合作为电力电子专业的教材或参考书使用。
4.《Switching Power Supply Design》这本书是由Abraham I. Pressman、Keith Billings和Taylor Morey合著的，是关于开关电源设计的经典教材之一。
书中系统地介绍了开关电源的设计原理、电路拓扑和控制方法，包括LLC谐振变换器的设计。
开关电源设计-LLC谐振桥式变换器的实现
5.3应用ON Semi控制芯片 NCP1396的37英寸液晶电 视机电源解决方案
5.3.1NCP1396为控制芯片的解决方 案的概述
功率因数校正采用临界电流性工作模式， 才用NCP1605作为控制芯片，待机时可以 将功率因数校正部分停止工作； 功率变换采用LLC准谐振工作模式，采用 NCP1396作为控制芯片； 待机电源采用准谐振反激式开关电源电路 结构，采用NCP1207作为控制芯片。
在输入电压一定时，每个开关周期LLC谐 振变换器向输出传输的能量是固定值。因 此，可以通过调节LLC谐振变换器的开关 频率调节输出功率的大小； 在满负载时，开关频率接近LC谐振频率； 随着负载的减轻，开关频率随之降低，以 降低LLC谐振变换器向输出传递的功率。
3.6 半桥串联谐振变换器的适用范围
直流母线电压变化范围不大或基本不变； 负载变化范围不十分大，具有一定的最小 负载电流。电视机就是这一类负载。
2.3 需要考虑的问题
一般零电压开关存在的问题； 准谐振工作模式存在的问难题
2.3.1 一般零电压开关存在的问题
自然零电压开关、全桥移相零电压开关的 输出整流滤波电感的电流处于连续工作模 式，存在开关管的开通与输出整流二极管 反向恢复同时出现的问题，所产生的电磁 干扰幅度是不能接受的。
2.3.2 准谐振工作模式存在的问难题
平板电视机电源的最初解决方案
在最初的液晶显示器和早期的液晶电视机 中，电源是以电源适配器形式置于显示器 或电视机的外面。这就给使用带来极大的 不便。
1.开关电源电磁干扰产生的主要原因
开关电源产生电磁干扰的主要原因有： 开关管的硬开关过程的电流变化率di/dt和 电压变化率dv/dt过高所产生； 输出整流二极管的反向恢复过程与开关管 的开通过程同时起作用时，产生输出整流 二极管的回路与开关管的回路切换，两个 回路中的寄生电感、寄生电容释放储能而 产生的非常高频率的寄生振荡并产生比较 强烈的电磁干扰。
llc数字电源控制 术语
llc数字电源控制术语
以下是关于LLC数字电源控制的相关术语：
1.占空比控制：通过调节开关管的导通时间与周期的比值来控制输出电压或电流。
2.实时死区调整：在开关电源中，为了避免开关管在开通和关断时的同时导通，需要设置一定的死区时间。
实时死区调整是指在负载电流或输入电压发生变化时，能够自动调整死区时间以保持系统的稳定。
3.频率控制：通过调节开关电源的工作频率来控制输出电压或电流。
4.自适应阈值：为了维持不同的安全操作区域，需要根据系统的状态自动调整阈值。
5.LLC谐振转换器：LLC是一种双管半桥谐振转换器，采用零电压开关（ZVS）软开关技术，具有工作频率高、损耗小、效率高、体积小的优点，可提高充电器功率密度。
6.峰值电荷控制：通过限制流入谐振腔的电荷来控制开关通断。
7.电流内环调制逻辑：与传统的PWM变换器不同，LLC 通过控制开关频率（频率调节）来实现输出电压恒定。
8.最长周期限制/最低频率限制：在电流模式LLC中，需
要实现这些功能以确保系统的稳定性。
9.电压外环：用于控制输出电压的稳定。
10.同步整流SR：数字控制LLC中的一种技术，通过预测SR导通脉冲长度的方式实现。
60+小时深度讲解半桥串联谐振软开关llc开关电源设计_概述
60+小时深度讲解半桥串联谐振软开关llc开关电源设计概述1. 引言1.1 概述半桥串联谐振软开关LLC开关电源设计是一种广泛应用于电子设备中的高效率、稳定性良好的电源设计方案。
该设计基于半桥串联谐振软开关和LLC拓扑结构，通过充分利用谐振特性和软开关技术，实现了功率转换过程中的低损耗和小尺寸化。
本文将全面深入地讲解半桥串联谐振软开关LLC开关电源设计的相关知识和步骤，并以实例分析和应用案例分享为支撑，帮助读者更好地理解该设计方案并能够在实际应用中进行有针对性的设计。
1.2 文章结构本文共分为五个部分，每个部分包含详细内容如下：第一部分是引言部分。
我们将介绍半桥串联谐振软开关LLC开关电源设计的概述、文章结构和目的，为读者提供一个整体了解。
第二部分将详细介绍半桥串联谐振软开关和LLC开关电源的基本原理和特点，使读者能够对这两个重要组成部分有一个清晰的认识。
第三部分将深入讲解半桥串联谐振软开关LLC开关电源设计的具体步骤和流程。
我们将从电路拓扑选择和分析、参数计算和元件选择以及控制策略设计和仿真验证三个方面进行详细阐述，帮助读者在设计过程中能够有条不紊地进行。
第四部分将通过实例分析和应用案例分享，展示半桥串联谐振软开关LLC开关电源设计在不同情境下的应用场景和解决方案。
我们将分享一个100W半桥串联谐振软开关LLC电源设计与实现的案例，一个高效率高功率300W半桥串联谐振软开关LLC电源设计实践案例，以及一个线性及非线性负载适配的多输出变换器设计案例研究。
最后一部分是结论部分。
我们将对本文内容进行总结，并展望半桥串联谐振软开关LLC开关电源设计的未来发展趋势，并提出一些讨论问题供读者进行进一步思考与交流。
1.3 目的本文旨在提供一个全面、深入、系统的介绍半桥串联谐振软开关LLC开关电源设计的文章，帮助读者理解该设计方案的工作原理、设计步骤和流程，并通过实例分析和应用案例分享，让读者能够将理论知识与实际应用相结合，为电源设计提供有参考价值的指导。
LLC谐振半桥的主电路设计指导
低电磁干扰
LLC谐振半桥采用软开关技术， 有效减少开关噪声， 降低电磁 干扰。
选择LLC谐振半桥的优势
高效率
LLC谐振半桥的工作原理使它能够 在较宽的负载范围内保持高效率 ，尤其是在轻载条件下。
高功率密度
由于谐振特性，LLC谐振半桥的开 关损耗较低，这使得它能够实现 更高的功率密度。
良好的电磁兼容性
3 响应时间
过流保护电路的响应时间应足 够快，以确保在电流超过安全 限值之前及时切断电源。
4 恢复机制
过流保护电路应具备恢复机制 ，在故障排除后可以恢复正常 工作。
温度保护电路设计
Байду номын сангаас
温度传感器选型
温度传感器应具有良好的精度， 能够在较宽的温度范围内准确地 检测到温度变化。
阈值设置
设定合适的温度阈值，避免过高 的保护温度导致系统误触发，同 时又要保证系统在过热时能及时 保护。
电压反馈
电压反馈电路监测输出电压，调整PWM占 空比以维持设定电压。
电流反馈
电流反馈电路监测输出电流，限制电流过 载，保护系统安全。
混合反馈
结合电压和电流反馈，实现更精确的控制 ，提高系统稳定性。
软启动电路设计
缓启动
防止启动电流过大，保护开关管和电源。
电流控制
逐渐增加输出电压和电流，避免冲击。
稳定性
保护措施
当温度超过阈值时，保护电路应及时切断电源或采取其他措施，防止设备 过热损坏。
电路拓扑综合考虑
LLC 谐振半桥电路拓扑设计需要综合考虑多个因素，包括输入电压范围、输出 功率、工作频率、效率、成本等。选择合适的拓扑结构可以有效提高电路的性 能。
例如，对于高功率应用，可以采用并联谐振拓扑，以降低开关管的电流应力， 提高效率。对于低成本应用，可以选择串联谐振拓扑，结构简单，成本低廉。 还需要考虑电路的稳定性，避免出现谐振频率偏移或振荡。
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ZVS区域2的波形
f<fr 开关频率小于谐振频率 上管开通前电流由S-D流通
ZCS区域的波形
0
f<fr2 开关频率小于谐振频率 上管开通前电流由D-S流通
电流由DS流过Q2 体二极管
LLC的设计方法
已知的条件
1. 输入电压范围 2. 输出电压、电流 3. 确定需要的谐振频率 4. 额定输入、输出满载时电源工作在fr附近
可简单得到的结果
1. 变压器变比n 2. 需要的电压增益Gmax,Gmin 3. Rac；k
需要求解的量
1. Q值，由此得到Cr,Ls,Lp 2. 最小、最大开关频率
LLC的DC特性
Gmax
ZVS区域2
ZCS区域
ZVS区域1
| G( f ) |=
k *(x)2
{(1+ k) *(x)2 −1}2 +{Qk(x) *[(x)2 −1]}2
核算Im>Ip， 不满足重选Q
归一化的计算步骤
1. 确定输入输出指标 2. 选择谐振频率和选择操作区域 3. 计算变压器变比和谐振元件值 4. 计算功率器件电压电流应力 5. 选择器件和变压器设计
实际计算步骤
1. 输入输出指标 输入电压范围： VinMin=250V, VinMax=420V 额定输入电压：VinNom=400VDC 输出电压电流（最大值）：24V/10A, 12V/4A 输出功率：Po=24×10＋12×4＝288W
ZVS的实现需要驱动信号来时有 电流从S到D流通,LLC可以实现
LLC的架构
LLC 两个谐振频率
k = Lp Ls
fr = 1
2π LsCr
fr2 =
2π
1
(Ls + Lp)Cr
LLC的详细工作过程
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输入FHA等效电路
Ir
∑ Vs
=
Vin 2
+
2
π
Vin
n=1,3,5...
=
Q * RAC
2πfr
Lp = k * Ls
Cr
=
2π
*
fr
1 * RAC
*Q
ZVS的另一个限制
Im
Ip
Im = VinMax * T min Ls + Lp 4
=
VinMax
4 f max* (Ls + Lp)
Ip > (2Coss + Cstray) Vin Td
输入电压最 高时的Im
保证ZVS的Ip
LLC变压器电路模型
a为理论变比,n 为实际变比
由于fr时的增益>1,实际变比比理论变比大才能得到理论电压
LLC变压器漏感的调整
增加初次级的距离增加了漏感
一个变压器实测结果
初次级都不加3.6mm档墙 Lm=680uH,Ls=123uH 在次级加3.6mm档墙 Lm=680uH,Ls=140uH
22
PD _ Conduct _ loss = VD _ Conduct _ Avg * ID _ Avg = 0.7 * 5 = 3.5W
4.4 谐振电容电流有效值、最大电压
ICr _ rms = Irms = VO 8nRL
2n
4
R2 L
+ 8π 2
= 1.6A
L2 m
fr 2
VCr _ Max ≅ Vin _ Max + 2
3.4 取k＝3 3.5 计算Q,fmin,fmax,Ls,Lp,Cr
Q=
0.95
*
k+
G2 max
= 0.95 * 3 + 1.62
= 0.426
k *G max
G max2 −1 3*1.6
1.62 −1
f min 1 )
G2 max
100
= 59.5KHz
1+ 3(1− 1 )
π
4n
π
|
G
|=
nVo Vin
=
n VP 4n
π
VS1
=
VP VS1
24
=
sLp // Rac
1/ sCr + sLr + (sLp // Rac)
LLC的稳压原理
输入或负载变化时引起 Vp变化
通过改变频率使1/sCr+sLr的 分压相应改变，最终维持负载 电压不变,即Vp不变
k = Lp Ls
x = f Q = 2πfrLs
初级最小匝数(EER40)
NP _ Min = nreal(Vo + Vd) = 9.35(24 + 0.7) *103 = 32.5 2 f min* ∆B * Ae 2 *59.5* 0.4 *149
选择次级匝数，计算初级匝数使其大于32.5T N12=2T; N24=4T Np=9.35*4=37.4>33
2
*
Irms
_
Max
*
1
2πfrCr
=
420 2
+
IOCP
2πfrCr
实际计算步骤
4.5 输出电容的电流有效值(f=fr,24V输出)
ICo _ Rms = ⎜⎛ πIo ⎟⎞2 − Io2 = π 2 − 8 Io = 2.32 A
⎝2 2⎠
8
实际计算步骤
5. 选择器件和变压器设计 MOSFET: 满足20％裕量,电压500V，电流从发热和Coss考虑(保证
VinMax
420
G max = 2n * (Vo +Vd ) = 2*8.1* (24 + 0.7) = 1.6
VinMin
250
3.3 计算等效为24V输出的负载电阻和反射电阻
RL = VO2 = 242 = 2Ω PO 288
RAC
=
n2
8
π2
RL
=
8.12
8
*π 2
*2
= 106.5
实际计算步骤
高压时ZVS) Cr: 满足RMS电流的要求，电压为计算值1.5倍左右 Co:满足RMS电流要求 D: 电压满足20％裕量;电流考虑到不平衡,取40％裕量，其余从发热考虑
变压器实际变比
nreal = n * Lr + Lp = n * k +1 = 8.1* 3 +1 = 9.35
Lp
k
3
实际计算步骤
Lp = k * Lr = 3*72 = 216uH
3.6 核算Im>Ip
Im =
VinMax
=
420
= 3.36A
4 f max* (Lr + Lp) 4 *108.5 * (72 + 216)
Ip
= (2Coss + Cstray) Vin Td
=
500
*10
−12
*
420 200 *10−9
= 1.05A
k *(x)2
{(1+ k) *(x)2 −1}2 +{Qk(x) *[(x)2 −1]}2
已知量
仍有Q, x 为未知量，需要新的条件才 能解出Q值，从而确定Cr, Lr, Lm
从阻抗想办法
LLC的阻抗特性
Zin
Zin = 1 + sLr + (sLp // Rac) sCr
=
x2k 2 Zo *{Q *1+ x2k 2Q2
最终结果： Np=37T N12=2T N24=4T
LLC的几个问题讨论
1. 变压器变比和结构 2. 电流不对称 3. 控制环路
LLC变压器磁阻模型
除了普通变压器的空气漏 磁外,LLC变压器有新的漏 磁路径，使漏感很大
磁电对偶关系 得到电路模型
LLC变压器电路模型
半个周期只有一路导通
漏感会使谐振时 的输出电压变高
2. 选择谐振频率和工作区域 谐振频率fr=100KHz 额定输入输出时电源工作在fr
3. 计算变压器变比和谐振元件值
3.1 理论变比
VinNom
400
n = 2 = 2 = 8.1 Vo + VD 24 + 0.7
实际计算步骤
3.2 最高、最低输入电压的增益
G min = 2n * (Vo +Vd ) = 2*8.1* (24 + 0.7) = 0.952
fr
RAC
| G( f ) |=
k *(x)2
{(1+ k) *(x)2 −1}2 +{Qk(x) *[(x)2 −1]}2
LLC的DC特性
ZCS区域
ZVS区域2 ZVS区域1
ZVS区域1的波形
f>fr 开关频率大于谐振频率 上管开通前电流由S-D流通
谐振点的波形
f=fr 开关频率等于谐振频率 下管开通前电流由S-D流通
Ts 0
π
Re
=
Vr1(t ) ir1(t )
=
8
π2
* Vo Io
=
8R
π2
输出FHA等效电路
等效到初级侧
RAC
=
n2
Re
=
n2
8
π2
R
Vp = nVr1 = n 4 Vo
π
LLC的简化FHA等效电路
归一化增益
Vs1 = 2 Vin ⇒ Vin = π Vs1
π
2
Vp = nVr1 = n 4 Vo ⇒ Vo = π Vp