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迪龙新能源科技河北有限公司是专业研发生产车载DC/DC转换器、OBC车载充电机的生产厂家，是新能源汽车车载电源系统整体解决方案专家，是一家注重研发创新的高新技术企业。

迪龙新能源车载DC/DC转换器和OBC车载充电机产品采用了国际先进的LLC软开关谐振技术，拥有高效率、高功率密度、高可靠性等核心优势。

今天我们就为大家讲解一下LLC软开谐振技术的原理，看看它的独特魅力。

与传统脉宽调节PWM变换器不同，LLC是一种通过控制开关频率来实现输出电压恒定的谐振电路。

它的优点是实现原边两个主MOS开关的零电压开通（ZVS）和副边整流二极管的零电流关断（ZCS），通过软开关技术可以降低电源的开关损耗，提高功率变换器的效率和功率密度。

学习并理解LLC，我们必须首先弄清楚以下两个基本问题。

01. 什么是软开关？

02. LLC谐振电路是如何实现软开关的？

由于普通的拓扑电路的开关管是硬开关，在导通和关断时MOS管的Vds电压和电流会产生交叠，电压与电流交叠的区域即MOS管的导通损耗和关断损耗，如下图所示。

为了降低开关管的开关损耗，提高电源的效率，有零电压开关（ZVS）和零电流开关（ZCS）两种软开关办法。

01. 零电压开关_ZVS

开关管的电压在导通前降到零，在关断时保持为零。

02. 零电流开关_ZCS

使开关管的电流在导通时保持在零，在关断前使电流降到零。

由于开关损耗与流过开关管的电流和开关管上的电压的成绩（V*I）有关，当采用零电压ZVS导通时，开关管上的电压几乎为零，所以导通损耗非常低。

Vin为直流母线电压，S1、S2为主开关MOS管（其中Sc1和Sc2分别为MOS管S1和S2的结电容，并联在Vds上的二极管分别为MOS管S1和S2的体二极管），一起受控产生方波电压；

谐振电容Cr、谐振电杆Lr、励磁电杆Lm一起构成谐振网络；np、ns为理想变压器原副边线圈；二极管D1、二极管D2、输出电容Co一起构成输出整流滤波网络。

那么LLC谐振电路是怎么实现软开关的呢？

要实现零电压开关，开关管的电流必须滞后于电压，使谐振槽路工作在感性状态。

LLC开关管在导通前，电流先从开关MOS管的体二极管（S到D）内流过，开关MOS管D-S之间电压被箝位在接近0V（二极管压降），此时让开关MOS管导通，可以实现零电压导通。

在关断前，由于D-S间的电容电压为0V而且不能突变，因此也近似于零电压关断（实际也为硬关断）。

那什么是谐振呢？

我们不妨先看看电感和电容的基本特性。

与电阻不同，电感和电容都不是纯阻性线性器件，电感的感抗XL和电容的容抗Xc都与频率有关，当加在电感和电容上的频率发生变化时，它们的感抗XL和容抗Xc会发生变化。

如下图RL电路，当输入源Vin的频率增加时，电感的感抗增大，输出电压减小，增益Gain=Vo/Vin随频率增加而减小。

如下图RC电路，相反，当输入源Vin的频率增加时，电容的容抗减小，输出电压增大，增益Gain=Vo/Vin随频率增加而增加。

下面我们分析一下LLC谐振电路的特性。

如图，当我们将L和C都引入电路中发现，当输入电压源的频率从0开始向某一频率增加时，LC电路呈容性（容抗＞感抗），增益Gain=Vo/Vin随频率增加而增加，当从这一频率再向右边增加时，LC电路呈感性（感抗＞容抗），增益Gain=Vo/Vin随频率增加而降低。

这一频率即为谐振频率（此时感抗=容抗，XL=Xc=ωL=1/ωC），谐振时电路呈纯电阻性，增益最大。

谐振条件：感抗=容抗，XL=Xc=ωL=1/ωC

谐振频率：fo

那么谐振有什么作用呢？

控制让谐振电路发生谐振，有三个参数可以调节。

由于L和C的大小不方便调节，通过调节输入电压源的频率，可以使L、C的相位相同，整个电路呈现为纯电阻性，谐振时，电路的总阻抗达到或近似达到极值。

利用谐振的特征控制电路工作在合适的工作点上，同时又要避免工作在不合适的点上而产生危害。

LLC稳定输出电压原理。

将LLC电路等效分析，得到如下图简化电路。当交流等效负载Rac变化时，系统通过调整工作频率，改变Zr和Zo的分压比，使得输出电压稳定，LLC就是这样稳定输出电压的。

对LLC来说，有两个谐振频率，一个谐振频率fo是利用谐振电感Lr谐振电容Cr组成；

另一个谐振频率fr1是利用谐振电感Lr，励磁电感Lm，谐振电容Cr一起组成。

总结，开关频率fr2<f<fr1时，且谐振网络工作在感性区域时，LLC变换器原边开关管实现ZVS，且流过输出整流二极管的电流工作在断续模式，整流二极管实现ZCS，消除了因二极管反向恢复所产生的损耗；

开关频率f=fr1时，LLC谐振变换器工作在完全谐振状态，原边开关管可以实现ZVS，整流二极管工作在临界电流模式，此时可以实现整流二极管的ZCS，消除了因二极管反向恢复所产生的损耗；

开关频率f>fr1时，LLC谐振变换器原边开关管在任何负载下都可以实现ZVS，但是变压器励磁电感由于始终被输出电压所钳位，因此，只有 Lr、Cr发生串联谐振，而Lm在整个开关过程中都不参与串联谐振，且此时输出整流二极管工作在电流连续模式，整流二极管不能实现ZCS，会产生反向恢复损耗。