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半桥谐振变换器介绍

  在 DC/DC 变换器设计中，开云在线平台设计尺寸越来越小，功率密度越来越大，这需要提高开关管的工作频率，开关频率高可以使电感、变压器等功率器件的体积变小，但是开关损耗会增大，这将会导致系统效率降低,开关管的寿命、可靠性下降。通过谐振技术可以实现非常低的开关损耗。

半桥串联谐振    

  如图 3-1 所示，谐振腔由谐振电感同谐振电容组成，其阻抗随着工作频率改变而不同。在输入电压保持不变时，输出电压随着谐振腔阻抗值的增大而减少。在输入为谐振频率时，谐振腔阻值最小为零，此时直流增益最大。当工作频率大于谐振频率时，有电流流过开关管的体二极管，开关管具有零电压关断条件。在负载为轻载时，开关频率必须要变化很大才可以保持输出电压恒定。当输入电压增大时，为保证输出电压不变，开关频率也会增大。

  输入电压增加时，变换器的工作频率逐渐偏离谐振频率，随着频率的增加，会有更多的能量在谐振腔中循环，这里循环能量定义为在开关周期内，送回电源端的能量。这个能量越大，损耗更大。

半桥并联谐振

  从图 3-2 中可以看出半桥并联谐振的负载与谐振电容并联，同时二次侧增加了一个匹配阻抗的电感。并联谐振的直流特性分析可以知道开关频率大于谐振频率时，实现MOS管的零电压开通。在轻载和输出电压恒定时，开关频率变化范围小。随着输入电压逐渐变大，开关频率需要增大以保证输出电压恒定。并联谐振因为负载与谐振电容并联，由于串联等效电阻的存在，即使在轻载的情况下，谐振腔里循环能量仍然不小，造成比较大的损耗，当输入电压高时，开关管的关断电流会很大。

LLC串联谐振

  根据前面分析可知串联谐振和并联谐振有明显的缺点，而 LLC 串联谐振克服了传统谐振电路缺陷。如图 3-3 所示 LLC 串联谐振主要由开关网络、谐振槽和整流部分等组成。LLC 串联谐振在轻载或空载下，工作频率变化范围很小，LLC 串联谐振可以实现开关管零电压开通（ZVS）和整流管零电流关断。从本质看 LLC 串联谐振是拥有两个谐振点的串联谐振。