LLC谐振变换器工作模式解析

不对称半桥LLC谐振变换器如图4-1所示。

假设图4-1中所有元件均为理想元件，无寄生参数。电流的正方向为图中红色箭头所示。

4.1工作频率fs小于谐振频率fr

取电路的谐振频率fr=100kHz，借助仿真，在工作频率fs=90kHz时，工作波形如图4-2所示。

图4-290kHz时工作波形

各阶段工作过程分析如图4-3所示。

阶段1：在［t0，t1］时间段内。时刻，开关管Q1开通、Q2截止，此时流过的电流向左（即：负），Q1体二极管D1导通，开关管Q1的DS之间压降为零，电流Ir逐渐增加，原边绕组电压极性上正下负，次级绕组极性与初级相同。整流二极管D3导通。被输出电压钳位，不参与谐振。当电感电流Ir过零时，阶段1结束。

阶段2：在［t1，t2］时间段内。开关管Q1开通、Q2截止，变压器初级绕组电压极性上正下负，次级绕组极性与初级相同，整流二极管D3导通，电感Lm的电流方向向上，Lm被输出电压钳位，不参与谐振。此时间区间由电感Lr和电容Cr构成串联谐振。时刻t2，谐振电感电流等于励磁电感电流，阶段2结束。

阶段3：在［t2，t3］时间段内。开关频率小于谐振频率，此时间段内，电感Lm参与谐振，变压器初级绕组无电流，整流二极管D3、D4均被反向截止。负载所需能量由电容供给。t3时刻，开关管Q1截止，阶段3结束。

阶段4：在［t3，t4］时间段内。t3时刻，开关管Q1，Q2均截止，进入死区，流经的电流为寄生电容C2放电，同时为寄生电容C1充电，剩余电流流经变压器初次绕组，电压极性下正上负。整流二极管D4导通，Lm被输出电压钳位，不参与谐振。当寄生电容C2放电结束，体二极管D2导通，t4时刻，阶段4结束。
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