諧振變換器因其可滿足開關電源的高開關頻率、高變換效率和高功率密度等發(fā)展趨勢,近年來得到了廣泛關注。串并聯(lián)諧振拓撲LLC充分利用變壓器的寄生參數(shù)做為電路結構中的一部分，從而降低了變壓器的設計難度。通過諧振電感，諧振電容，以及勵磁電感的多諧振方式可以比較容易地實現(xiàn)開關管的零電壓開通和零電流關斷,從而大大降低開關管的導通損耗。開關管的損耗是提高開關電源頻率的瓶頸，實現(xiàn)開關管的軟開通就意味著可以提高開關頻率，從而降低磁性器件的體積以及輸出濾波電容。以便為開關電源的小型化及高功率密度提供可能。

1  LLC半橋的原理分析

基于半橋的LLC諧振拓撲在一個周期內可工作于4種模式。圖1所示是LLC變換器電路的拓樸結構及頻域模型。當圖中的兩個開關管都處于關斷狀態(tài)，次級整流管未開通，勵磁電感、串聯(lián)諧振電感、串聯(lián)諧振電容以及兩個開關管的寄生電容C_oss發(fā)生諧振時為模式一。此時在諧振的過程中，上管寄生電容C_oss1肉放電，下管寄生電容C_oss2也放電。當C_oss1放電完畢時，模式二開始工作，從而為上管的軟開通創(chuàng)造了條件;而在模式二時，上管導通，下管關斷,整流管D₁開通，勵磁電感被輸出電壓鉗位而不參與諧振。此模式下的輸出能量由輸入電源提供，同時勵磁電感也被儲能。此時其諧振頻率為：

當電路處于工作模式三時，上下管都關斷，次級整流管也關斷，勵磁電感參與諧振，此時的諧振頻率為：

此模式下的輸出能量由次級輸出濾波電容提供。諧振過程中，上管寄生電容C_oss1充電，下管寄生電容C_oss2放電，這就為工作模式四時下管的零電壓開通創(chuàng)造了條件。當下管寄生電容放電完畢，工作模式四便宣告開始;在工作模式四，上管關斷，下管導通，勵磁電感被輸出電壓鉗位，不參與諧振，諧振頻率與工作模式二相同。此模式時的輸出能量由串聯(lián)諧振電感以及諧振電容提供，串聯(lián)諧振電感能量釋放完畢后,此模式結束。

通過時域仿真優(yōu)化可以得到最終參數(shù)設計值,其中串聯(lián)諧振電感值為50/zH,串聯(lián)諧振電容的值為50nF,勵磁電感為150 最后按照這些參數(shù)搭建的電路時域仿真模型如圖3所示。按照此模型設計的電路能夠正常穩(wěn)定地工作。實際搭建的電路動態(tài)響應時間為15ms,負載調整率可達士1%,電壓調整率可以達到士0.5%,滿載工作效率高達93%。通過示波器觀測可得到圖4所示的開關管GS及DS波形，由圖4可見，開關管GS及DS的波形沒有重疊區(qū)域，因而可很好地實現(xiàn)軟開關。本設計對于上下管可以不做任何散熱措施，其溫升僅20°C。 

4  結語

本文通過基波近似結合時域仿真的方法優(yōu)化得到了LLC諧振腔的三個重要參數(shù)，并且成功地搭建了一臺240W的LLC通訊電源，同時很好地實現(xiàn)了半橋拓撲上下兩個開關管的軟開關。本設計充分發(fā)揮了諧振拓撲的優(yōu)勢，事實上，還可以考慮繼續(xù)提高工作頻率以達到更小體積和更高功率密度。