LLC諧振回路電流(tank current)分析與測量
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LLC是前端DC-DC轉換器的最佳備選項，它可以滿足寬輸入電壓范圍和高效率要求。UCC25600專為使用諧振拓撲結構的DC/DC應用而設計，特別是LLC半橋諧振轉換器。這種高度集成的控制器只有8支引腳，并使用小尺寸封裝，它可以極大簡化系統設計和布局，同時還可以縮短產品上市時間【2】。因此，我們把LLC半橋諧振轉換器作為一個例子，來分析諧振回路電流。
諧振回路電流分析
圖1為一個LLC諧振半橋轉換器電路。
S1和S2為一次MOSFET。
CS1和CS2為MOSFET漏極和源極之間的寄生電容器。
DS1和DS2為MOSFET的體二極管。
Lr和Cr為諧振電感器和諧振電容器。
Lm為變壓器的磁電感器。
n為一次和二次線圈的匝數比
二次整流器包含D1和D2。
CO為輸出電容器。
RL為負載。
Vin為輸入電壓，而VO則為輸出電壓。
圖 1 LLC諧振半橋轉換器
LLC諧振轉換器共有2個諧振頻率：一個由Lr和Cr產生，如方程式1所示；另一個由Lr、Lm和Cr產生，如方程式2所示。一般而言，按照設計，正常輸入電壓時LLC工作在fr頻率下，從而實現最佳效率。開關頻率大于fr。一次MOSFET的ZVS可以實現，但是二次二極管的ZCS無法實現；它被稱作LC串聯諧振。當開關頻率低于fr但高于fm時，可以同時實現ZVS和ZCS。由于某個時間內會出現Lr、Lm和Cr諧振，因此它被稱作LLC串聯諧振。在參考文獻【3】中，大部分負載范圍的開關頻率均低于fr，因此本應用報告會對頻率低于fr的工作情況進行分析。
圖2為fm
圖 2 fm
在t2下，高側MOSFET S1被關閉，但低側MOSFET仍處于關閉狀態，因此t2為死區時間之初。在此周期，諧振回路電流無法流經MOSFET；它對CS1充電，然后對CS2放電。CS1和CS2參與諧振。CS1和CS2相等，并且都很小，因此該周期非常短。ZVS迅速達到。在現實系統中，Cr>>CS1，因此在該周期內，VCr幾乎不變；可以把它看作是一個DC電壓源。圖3顯示了一個簡化版電路。
圖 3 t2
所有參數如方程式3和4所示，諧振頻率等于方程式5。由于Ceq，fr3遠遠大于fr1和fr2。
其中，
我們對該周期內諧振回路電流值的變化進行研究，因此要求一個方程式來描述時域諧振回路電流。該周期的實際開始時間為t2，結束時間為t3。為了簡化計算過程，假設周期開始時間為0，則結束時間為ta。時間為0時，VCeq的電壓為
，諧振回路電流為ILr，因此
。時間ta時，VCeq的電壓為
，因此
。根據方程式3，VCeq（t）為：
其中，p1和p2為常量。我們定義
，因此方程式6可以得到簡化。
iLr（t）表示為方程式8。
分別代入方程式7和8中，常量系數p1和p2推導得：
放入方程式6。
根據方程式11，可推導出sin（ωrmt a） 和cos（ωrmt a）。
iLr（ta）如方程式12所示。由于推導得到所有參數，因此可得到iLr（ta）的確切值。
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