谐振频率 一个菜鸟对LLC谐振知识的渴望

最近几天时间充裕。看了几篇飞大师、cmg大师、飞兆的LLC计算权威的文章，还是有很多点没看透。这里我想通过这些文章来说明自己，加深对LLC的理解。我觉得很多想学LLC的兄弟一开始都和我一样的心情。

我还做了一个L6563+L6599的200W电源。调试完毕，我会结合自己的解释和测得的波形。

首先要知道为什么要用LLC。因为我们普通的分机，没有办法在瞬间完成开关管的通断。这就有了所谓的导通损耗和关断损耗。看下图应该更生动

空负载，LP两端电压不嵌入，此时谐振频率

现在说谐振网络的工作过程，如果谐振网络是感性的，开关频率一定大于谐振频率，那么有三种可能，fs = fr，fs >: fr，fr2 & ltfs<。法郎第一种情况最好理解。先说fs=fr时各点的波形

当下面两个数字都是fs=fr时，第一个数字是清晰的，但时间点和死区时间没有标记。第二个图有点不清楚，所以分析还是以第二个图为基础。

从图中可以看出，t0时，Q2仍在指挥。从图中可以看出，谐振电流仍然大于激励电流，激励电流继续充电，激励电流线性上升

那么此时哪个二极管在次级侧导通呢？相信刚开始接触LLC的朋友会有点纠结。这个我自己判断，但是此时Q1关，Q2开。根据法拉第定律，此时的励磁电感应为负、正，从相位上来看，此时显然应该是D2导通。图中箭头表示谐振电流的流向

在t1，谐振电流=励磁电流，此时励磁电感中没有电流变化，因此次级侧没有感应电流流动。此时，谐振电流同时对COSS2充电。COSS1放电后，COSS1充满，体二极管导通，此时导通Q1可以实现ZVS

下图显示的是FS=fr

黄色是半桥中点的电压波形

紫色是下管的驱动波形

蓝色是谐振电流的波形

从波形中可以看出，紫色波形在黄色开启之前在负半轴上。如前所述，激励电流自上而下为正，自下而上为负，所以上管导通前的谐振电流方向应为S-D。

听众不多，但需要继续说明的是，Q1开通后，励磁电感的极性变为正负，所以很明显，D1在二级开通。

当Q1刚刚接通时，谐振电流在负半轴开始减小，此时谐振电流的方向仍然是从S-D，见图1

在T2时间，谐振电流的方向开始从S-D变为D-S，见图2

在t2-t3期间，谐振电流正向充电激励电流。在T3，Q1被关闭。由于FR=FS的关系，谐振电流刚好下降到与励磁电流相等，所以励磁电感中没有变化的电流，次级中也没有感应电流。这就是所谓的死区时间，但是谐振电流的方向仍然是从D-S向前。。t5-t6谐振电流的方向是负的，如图2所示

现在来说fs >:fr的情况和fs=fr的情况大多不一样

区别主要在t3，因为fs >: Fr，谐振周期大于开关周期，Q1在t3关断，但此时谐振电流仍然大于激励电流，激励电流快速充电。在谐振电流降到励磁电流之前，电流仍然流过二次侧，励磁电感仍然是嵌入式的。谐振电感两端的电压为VC-NVO，电流的下降斜率为/LR。见图

先说fr2

带fr2

下图是用FHA等效法计算RAC阻抗，公式中有些地方不太懂。希望师傅来指点

在获得谐振回路的阻抗之后，可以获得谐振电路的电压增益m。

M=输出电压/输入电压=2nVO/VIN

不知道图中的公式是怎么来的，无法解释

从电压增益公式来看，当w=w0，M=1，这与Q和M无关，也与负载无关。这一点是我们想要的，但是在实际设计中很难做到这一点，所以尽量接近这一点。

接下来根据上楼的增益公式看归一化曲线。下图是飞兆的演讲数据。后面有一句话我个人感觉有问题。不知道你是怎么理解的。

随着负载变轻，Q值降低，峰值增益频率变为

随着fp的接近，峰值增益降低

这个时候峰值增益应该是上升的，但是这里不知道怎么说是下降的

现在用另一个归一化图分析以下参数之间的关系

对应不同的Q值曲线，曲线顶点右侧为ZVS区域，左侧为ZCS区域。

这里是题外话。这个问题我咨询过一个高手。他一般是这样的。只要Q值越大越好。这时M越大，理论上效率越高。

引用苍蝇大师的解释

我相信很多人第一次看这段话的时候可能不会理解。至少我是带着一种朦胧的感觉开始读的。第一句话结合公式M=2N*VO/VIN就很好理解了。如果输入电压和输出电压固定，比值固定，那么增益自然是固定的。

接下来看他的第二句话，。从公式的角度来看，谐振回路的增益随着输入电压的不同而变化。在正常输入电压范围内，当对应任意输入电压时，谐振回路也会有一个增益MX，这里可以看作是一个常数值。

第三句话，由于MX是固定值，所以可以用直线来画，与Q值曲线有很多交点。为什么这里说交点？LLC在不同载荷下的工作点？这个也要结合公式Q=WO*LR/RAC。负载不同，RAC不同，Q值自然也不同。那么不同的载荷对应不同的Q值曲线，自然与MX有很多交集

从图中我们可以看到，当负载增加时，Q值也增加，Q值曲线向左移动，Q值曲线与Mx交点的频率降低。因此，我们可以看到，当负载增加时，LLC的工作频率降低。应该很好理解，Q=WO*LR/RAC，负载增加，RAC减少，Q值增加。我们应该看Q值曲线的右边，因为电路工作在ZVS地区，看曲线的右边很明显。如果Q值增加，Q值曲线向左移动，那么MX和Q值交点的频率降低。结论是负载增加，LLC工作频率降低。这很重要

第五句，(物理上讲，当负载阻抗Rac降低时，由Lr和Cr组成的串联谐振回路中的阻抗也会降低，从而保持Rac上的分压不变。只有降低频率，才能降低Lr和Cr组成的串联阻抗。因此，当负载增加时，LLC的开关频率降低；当负载降低时，LLC的开关频率增加。这句话相当于第四句的白话。RAC降低，即负载增加。因为RAC和LR是串联的，此时LR的阻抗也要降低，这样RAC上的分压保持不变，输出稳定。如果LR的阻抗降低，根据公式ZL=2*π*FR*LR，频率肯定会降低。所以结论是一样的，负载增加，频率降低。