llc諧振轉換器是led tv的主功率級拓撲之一，相比其它轉換器具有更多優勢，但因為其設計複雜困難，所以在過去很少受到關注。不過，這幾年間，ic製造商已開發出用於 llc 諧振轉換器的控制器，而且發表了許多相關技術說明和設計工具，讓其設計變得更容易，並使得這種技術獲得更多的關注。現在，llc諧振轉換器已經成為 led tv最流行的主功率級拓撲。
基本介紹
- 中文名：LLC諧振轉換器
- 外文名：LLC resonant converter
優點,工作原理,工作區域,
優點
llc諧振轉換器的出色優點有： a) 在整個負載範圍(包括輕載)下都是以zvs (zero voltage switching, 零電壓開關)條件工作，從而實現高效率; b) 工作頻率變化範圍比較窄，便於高頻變壓器和輸入濾波器的設計; c)初級端所用開關的電壓應力被鉗位在輸入電壓上，而次級端兩個二極體上的電壓始終等於中心抽頭變壓器輸出電壓的兩倍。
工作原理
圖1所示為llc諧振轉換器的基本電路。llc諧振轉換器一般包含一個帶mosfet的控制器、一個諧振網路和一個整流器網路。控制器以50%的占空比交替為兩個mosfet提供門信號，隨負載變化而改變工作頻率，調節輸出電壓vout，這稱為脈衝頻率調製(pfm)。諧振網路包括兩個諧振電感和一個諧振電容(l-l-c)。諧振電感 lr、lm 與諧振電容cr 主要作為一個分壓器，其阻抗隨工作頻率而變化(如式1所示)，以獲得所需的輸出電壓。在實際設計中，諧振網路可由一個採用如圖2所示分段骨架(sectional bobbin)的集成式變壓器的磁化電感lm 與漏感llk 構成。而整流器網路對諧振網路產生的正弦波形進行整流，然後傳輸到輸出級。 式2給出了採用如圖2所示的實際變壓器時，llc諧振轉換器的電壓轉換比。在式2中可觀察到兩個諧振頻率。一個由lp 和 cr 決定，記為ωp，另一個由lr 和 cr決定，記為ωr。利用這個公式，可獲得llc諧振轉換器隨頻率和負載變化的增益特性曲線，見圖3所示 如圖3所示，每條曲線上以符號‘+’標註的最高值被稱為‘峰值增益’，位於兩個諧振頻率ωp 和 ωr 之間。當輸出負載越來越大時，峰值增益值逐漸減小，其位置向更高頻率移動。同時，以符號‘×’標註的ωr時的諧振增益卻是固定的，不隨輸出負載的變化而變化。增益曲線說明在 zvs狀態下，隨著諧振網路的工作頻率增加，增益減小，輸出電壓降低。
工作區域
如圖3所示，llc諧振轉換器的工作區域可標註為‘+’的峰值增益和標註為‘×’的諧振頻率而分為3部分。首先，以峰值點為界，左邊是zcs(零電流開關)區(或稱為電容區)，右邊是zvs(零電壓開關)區(或稱為電感區)。在zvs區，諧振頻率ωr的左邊是下區(below region)，右邊是上區域(above region)。當llc諧振轉換器工作在zcs區時，在開關瞬間有大量反向恢復電流流經mosfet，故llc諧振轉換器應該工作在zvs區，要充分利用最小工作頻率的限制不讓帶mosfet 的llc諧振轉換器進入zcs區。 如上所述，根據工作頻率是大於ωr還是小於ω，llc諧振轉換器可以工作在上區域或下區域。這還取決於兩種工作模式彼此間的不同特性。當llc諧振轉換器被設計為上區域工作時，流到mosfet的環流小於下諧振工作的，mosfet的傳導損耗因此減小，從而提高效率。不過，這時次級端上的二極體為硬開關，故必須採用肖特基或uf(超快速恢復)二極體來防止嚴重的反向恢復電流。鑒於此，象攜帶型設備lcd的電源這樣的低壓套用有時會考慮採用上諧振工作。另一方面，在下諧振工作的情況下，流到mosfet的環流比上諧振工作的要大。不過下諧振工作允許次級端上的二極體進行軟導通/關斷，這樣就可以採用普通的快速恢復二極體。下諧振工作是led或pdp tv等高壓套用的首選。這些套用中，輸出電壓稍高，因而不能使用低額定電壓的肖特基二極體。 因此，必須根據套用的規格和特性來選擇llc諧振轉換器的工作區域。
