DHH带你深入浅出LLC.3

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第3章 工作模式——不同频率下的行为

LLC最让人着迷也最让人困惑的地方，在于它的工作模式随开关频率变化。同一个电路，在不同的fs下会呈现完全不同的行为。这一章我们逐一拆解三种主要工作区域。

3.1 fs = fr：理想工作点

当开关频率等于主谐振频率fr时，LLC处于最理想的工作状态。谐振腔电流接近正弦波，Lr和Cr的阻抗相互抵消，谐振网络呈现纯阻性。原边开关管在死区时间内实现ZVS开通，副边整流二极管在电流自然过零时关断，没有反向恢复问题。

在这个工作点上，电压增益恰好等于变压器匝比n（即M=1）。这是LLC的“甜蜜点”，效率最高，波形最干净。实际设计中，额定工作频率通常设在fr附近，让变换器大部分时间工作在这个区域。

3.2 fm < fs < fr：宽增益调节区

这是LLC最常用的工作区间。当fs低于fr时，一个开关周期内会出现“部分谐振”现象：在周期的一部分时间里，副边二极管导通，Lm被钳位、不参与谐振（谐振频率为fr）；在剩余时间里，副边二极管关断，Lm加入谐振（谐振频率为fm）。

这个“混合”状态带来的结果是电压增益大于1。fs越接近fm，Lm参与谐振的时间越长，增益越高。因此，通过将fs从fr向下调节到fm附近，可以平滑地提升输出电压。这个特性对于需要宽输入电压范围的应用（如PFC后级DC-DC）至关重要——即使输入电压跌落，也可以通过降频来维持输出稳定。

在这个区域内，原边ZVS依然可以实现，副边二极管依然在ZCS条件下关断。总损耗最小，充电器等应用的效率在这个区间达到最高。

3.3 fs > fr：增益下降区

当fs高于fr时，谐振腔电流滞后于电压，谐振网络呈现感性。电压增益小于1，且随频率升高而单调下降。这个区域也能实现原边ZVS，但副边二极管的工作条件发生了变化：二极管电流在关断时并不为零，存在反向恢复问题，损耗增大。

需要注意的是，在fs > fr区域，励磁电感Lm全程不参与谐振，其电流在开关周期内双向流动，产生额外的环流损耗。虽然ZVS仍然成立，但整体效率通常低于fs ≤ fr的区域。

3.4 容性区域——必须避开的禁区

在增益曲线的左侧（即低于fm的某个频率以下），谐振网络从感性变为容性。此时原边开关管的电流在开通时反向流动，体二极管先导通，ZVS丧失，开关管在容性条件下硬开通，损耗急剧增大，严重时可能损坏器件。

设计时必须确保在整个工作范围内，谐振腔始终呈现感性。这要求最大增益点所对应的频率不能太接近或低于fm，同时要考虑最恶劣负载条件（通常是满载最低输入电压）下的增益需求。增益曲线上的峰值增益位置是判断是否进入容性区的关键指标。

江波波

谢谢分享

时涛

能不能带个图片方便理解啊

lqsgg

谢谢楼主分享

lrong