图1 LLC变换器原理图
1、谐振环输入电压基波
初级开关管上管Q1、下管Q2交替导通时,Q1导通,Q2关断,开关节点电压为Vin,输入电压加到谐振环,输入电源通过谐振环向输出传输能量;Q1关断,Q2导通,开关节点电压为0,储存在谐振环能量继续向输出传输能量,工作波形如图2所示。
(a) 上管Q1导通,下管Q2关断
(b) 上管Q1关断,下管Q2导通
(c) 开关节点波形
图2 开关节点波形
开关节点VSW电压波形是周期正脉冲方波,幅值为Vin,对应的基波函数表达为:
基波峰值为:
图3 开关节点波形及基波
全桥LLC变换器常应用于大功率输出,如图4所示,谐振环输入电压与半桥LLC不同,谐振环输入电压为周期交流方波,幅值为±Vin。
图4 全桥LLC变换器原理图
周期交流方波,幅值为±Vin,对应的基波函数表达为:
基波峰值为:

2、变压器初级绕组电压基波
LLC变换器次级二极管D1导通、D2关断,变压器次级绕组电压为输出电压Vo,其反射到变压器初级绕组电压为Vp,Vp=nVo,上正下负;同样,次级二极管D2导通、D1关断,次级绕组电压仍为Vo,其反射到变压器初级绕组,方向与前面相反,Vp=-nVo,上负下正。D1、D2交替导通时,变压器初级绕组电压Vp为周期交流方波,幅值为±nVo,如图5所示。对应的基波函数表达式为:
基波峰值为:
(a) D1导通,D2关断
(b) D1关断,D2导通
(c) 变压器初级绕组波形
图5 变压器初级绕组波形及基波
3、变压器初级与次级绕组电流
LLC变换器的变压器次级二极管输出电流为正弦交流整流半波,平均值为输出负载电流Io,那么,变压器次级二极管输出正弦交流整流半波峰值为:
变压器次级二极管输出正弦交流整流半波,反射到初级电流峰值为:
LLC变换器,相关的工作波形如图6所示。
图6 LLC变换器工作波形
4、电压电流基波汇总
忽然高次谐波,只考虑基波作用,因此,LLC变换器谐振环所加的输入电压为开关节点电压基波:
变压器初级绕组电压基波为:
变压器次级绕组电压基波为:
变压器次级绕组电流为:
变压器初级绕组电流为:
LLC变换器基于基波的谐振环电路简化模型,如图7所示。
图7 LLC变换器谐振环简化模型