LLC天王大功率設(shè)計(jì)的12個(gè)工作狀態(tài)解析

四大天王，LLC是天王中天王，用的越來(lái)越多，當(dāng)然反激做輔助電源，也是天王，一大一小構(gòu)成了邊界條件。

今天我們就說(shuō)說(shuō)LLC天王大功率的設(shè)計(jì)中，12個(gè)工作狀態(tài)。

如下是LLC的上下橋臂的中間節(jié)點(diǎn)，是矩形波，利用其基波分析，等效為正弦基波，然后諧振腔體為L(zhǎng)C震蕩電流波形；這樣就可以用阻抗表征諧振腔體，將副邊阻抗折算原邊，進(jìn)行歸一化的頻率增益曲線研究，使得工作點(diǎn)工作在一區(qū)和二區(qū)，通過(guò)輸出電壓檢測(cè)，負(fù)反饋改變橋臂的開(kāi)關(guān)頻率，使得輸出電壓增益穩(wěn)定，本身諧振腔體等效為一個(gè)電流源，所以輸出只需要加電容就構(gòu)成了濾波電路，不需要再額外加電感。

LLC

諧振LLC技術(shù)，ZVS和ZCS使得提高了效率，正玄波形式，可以提高開(kāi)關(guān)頻率，使得MOS少，變壓器小，可磁集成，所以功率密度提升；另外高Q值的旋波電流，使得EMI好，進(jìn)一步使得濾波器件減小，三個(gè)都是非常友善的收益，越來(lái)越多的使用場(chǎng)景。

如下是LLC的12個(gè)過(guò)程，很多朋友不結(jié)合仿真或者自己去看，容易暈，這里是最好的解釋12個(gè)構(gòu)成，我們的假設(shè)是開(kāi)關(guān)頻率小于諧振頻率，也就是說(shuō)開(kāi)關(guān)周期大于諧振周期，從如下圖很好看出來(lái)VG的時(shí)間大于Itr諧振電流的時(shí)間。

LLC 二區(qū) 12個(gè)過(guò)程分析

總的四個(gè)部分，紅色的為VIN通過(guò)Q1導(dǎo)通，通過(guò)變壓器向副邊傳遞能量，藍(lán)色為CR電容，通過(guò)Q2導(dǎo)通經(jīng)過(guò)變壓器向副邊傳遞能量。兩個(gè)互補(bǔ)；

Q1 Q2互補(bǔ)傳遞能量

Q1導(dǎo)通的路徑

Q1導(dǎo)通

Q2導(dǎo)通路徑

Q2導(dǎo)通

死區(qū)時(shí)間，Q1關(guān)閉，Q2開(kāi)通前

死區(qū)1

死區(qū)時(shí)間，Q2關(guān)閉，Q1導(dǎo)通前；

死區(qū)2

以上Q1 ON，Q2 ON，另外兩個(gè)死區(qū)，關(guān)閉到導(dǎo)通，Q1關(guān)閉Q2導(dǎo)通；Q2關(guān)閉，到Q1導(dǎo)通；四個(gè)時(shí)間，構(gòu)成了一個(gè)循環(huán)；每個(gè)管子導(dǎo)通時(shí)間內(nèi)分4個(gè)狀態(tài)，死區(qū)兩個(gè)狀態(tài)，合計(jì)4+2+4+2=12個(gè)狀態(tài)；下面一一說(shuō)明：

用循環(huán)的眼光去看 T0前：Q1沒(méi)導(dǎo)通之前，是勵(lì)磁電流為負(fù)值，此時(shí)勵(lì)磁電流在死區(qū)時(shí)間內(nèi)，給COSS2充電，COSS1放電，潛在的變壓器寄生電容，這時(shí)就是勵(lì)磁電流要大，否則抽不完，導(dǎo)致不會(huì)ZVS導(dǎo)通；

1、T0-T1:Q1 導(dǎo)通，IM 藍(lán)色的電流逆勢(shì)而動(dòng)，Q1將VIN能量引入，能量通過(guò)變壓器D1傳遞到C0;LM承受正向電壓，所以iM是線性減小的；

T0-T1

2、T1到T2 LM 線性逐漸的降到0，然后正向勵(lì)磁，諧振電流到達(dá)最大，然后下降，繼續(xù)通過(guò)D1給電容C0充電，LM被副邊牽位，線性正向增加，紅色的正向，藍(lán)色的負(fù)向，一個(gè)是電壓源導(dǎo)致的諧振，一個(gè)是勵(lì)磁電感的去磁，可以理解為電流源減小；兩個(gè)方向不同，很多新手不好理解，這就是電壓源和電流源的特性；

T1到T2

3、T2到T3時(shí)刻，諧振電流下降，繼續(xù)給Cr充電；勵(lì)磁電流增加，兩個(gè)總會(huì)有個(gè)交際，當(dāng)兩者相等時(shí)，就進(jìn)入下一個(gè)狀態(tài)，這個(gè)器件是紅色的諧振電流和勵(lì)磁電流是同方向的用力，兩者的節(jié)奏是一起的；

T2到T3

4、T3-T4

這時(shí)勵(lì)磁和諧振相同，此時(shí)不再向副邊傳遞能量，此時(shí)LM不再被副邊牽位，所以諧振為L(zhǎng)M+LR和CR諧振了，因?yàn)長(zhǎng)M比較大，此時(shí)可以等效為一個(gè)不變的諧振電流Itr,相當(dāng)于變化較小，相當(dāng)于原來(lái)諧振電流為0，只有勵(lì)磁電流在流動(dòng)了，如藍(lán)色，通過(guò)Q1在循環(huán)電流；

T3-T4

5、T4-T5

關(guān)閉Q1,磁勵(lì)磁電流給Coss1沖電，給Coss2放電，指導(dǎo)Coss2放到0，到達(dá)Q2 ZVS的條件

T4-T5

6、T5-T6，走Q2體二極管.ZVS開(kāi)通；實(shí)際T4-T6為死區(qū)時(shí)間，剛開(kāi)始時(shí)IM抽干電容電壓，然后走Q2體二極管，創(chuàng)造Q2條件ZVS

T5-T6

7、T6-T7 開(kāi)通Q2，這時(shí)CR和LR諧振，CR放電倒給LR，此時(shí)通過(guò)D2傳遞能量給C0，此時(shí)LM被C0潛位，電流逐漸變小，諧振電流位紅色的負(fù)向，從下到上方向，勵(lì)磁電流LM是下正上負(fù)的電壓潛質(zhì)，電流逐漸變小，但是還是正的，所以電流是從上到下，可以看到這兩個(gè)電流是不同心的，一個(gè)是反向增大，一個(gè)還是正向減小