开关电源基础之LLC谐振电路

　　在我刚入电子行业时，LLC那时还是一个研究的对象，一直呆在大学的实验室里面。

　　但是今天，LLC已经作为一种优秀的拓扑被业界所广泛的接受和使用。这说明了电子行业的发展可算飞速。也正说明了LLC是一种非常优秀的拓扑，才能在如此短的时间里得到大家的认可。

　　LLC虽然已经被广泛的使用，但还有很多工程师对LLC的原理和设计不是很了解。所以今天讨论一下LLC拓扑的原理和设计。

　　我们以前使用的一些电路，如：Buck、Boost、Forward都是PWM模式的开关电源，他们有一个共同的缺点，就是开关交叉损耗永远都存在的，怎么都避免不了。

开关电源的优势就是把直流电压（交流输入也是先进行整流）经过高频开关进行高频逆变，方便我们使用高频变压器或者高频电感进行电压、电流的变换。经过高频化处理以后，磁性元件就会变得很小，电容的纹波电流也会变得很小，所以电源的发展趋势就是集成小型化，现在看到的开关电源，在体积重量还有成本方面，都全面超越了老式的电源。

　　随着技术的进一步提高，各种电子设备，对开关电源的体积性能有了越来越高的要求，然后人们就开始研究消除或者减小开关损耗的方法。出现了各种各样的技术，比如有源钳位、准谐振技术、移相全桥、谐振开关电源，但是应用最广泛的还是LLC结构的谐振式开关电源。

　　我们把LLC和平常的电路进行比较就很容易发现LLC电路的原理就是利用电抗（阻抗，感抗，容抗）来进行分压，因为感抗，容抗的大小都是频率f的函数，所以随着频率的变化，感抗、容抗的大小就会跟随着变化，励磁电感上的交流分压可以由驱动频率来进行调整，传输到次级经过整流，就是我们需要的输出电压了。

　　至于ZVS（零电压导通），是利用了交流电路里面电流电压之间，相位角会随着频率发生变化这一特性，如果始终保证LLC谐振腔工作在感性区域，那么我们就始终保证了谐振腔电流滞后于电压一定的相位角。

　　LLC最大的好处就是实现了ZVS（零电压开通），在大部分工作频率上，实现了ZCS（零电流关断），相较于我们之前所说的Buck、Boost、Forward这些传统的PWM模式峰值电流管段关断损耗低了非常多。

　　这样做的好处是：

　　频率可以跑的很高，4000W等级的工业电源，谐振频率120K，最高频率300K，这也是很普通的参数，但是电源整体体积还是小了不少。频率高了磁性元器件体积就小了，电解电容也可以用的小一些。

　　效率高，交叉损耗小了很多，效率自然就提高了，效率高了，散热片体积也变小很多，所以就可以做到小体积大功率的开关电源。

　　下图为一款LLC电路原理图：