如何确定LLC串联谐振DC-DC变换器ZVS负载范围

工程师在利用LLC串联谐振DC-DC变换器进行新产品研发设计时，需要全面了解这一转换器的运行特性和负载特性，这样才能最大限度的实现系统整体效率提升。本文将会重点针对LLC串联谐振转换器的负载范围确定进行简要分析，帮助工程师全面了解这一转换器的负载范围确定条件。

图1 LLC串联谐振变换器工作区域划分

图1为LLC串联谐振转换器的工作区域划分，我们从上图中可以比较明显的看出：当ws>w0时，不论负载大小如何，变换器始终工作于ZVS环境；当ws<w1时，不论负载大小如何，变换器始终工作于ZCS环境。当w1<ws<w0时，变换器工作情况和负载大小有关：当负载电阻较小（Q较大）时，变换器工作于ZCS条件；当负载电阻较大（Q较小）时，变换器工作于ZVS条件。因此有必要进一步确定当w1<ws<w0时，变换器工作于ZVS和ZCS条件的边界负载条件。令Im[Zin（jws）]=0，可得：

通过对上式方程的解算可得：

该公式即为负载范围的运行确定公式。在上面所列出的公式中，参数Zr为特征阻抗，参数wn=ws/w0。由该公式的解算可知，当RL>RLb时，变换器工作于ZVS条件；当RL<RLb时，变换器工作于ZCS条件。下图中，图2显示了RLb与wn的关系。从图2中我们可以看到，当ws>w0时，边界负载电阻RLb=0；当w1<ws<w0时，RLb随ws的增大而减小，即开关频率越大，越容易实现ZVS；当ws<w1时，RLb为虚数。至此，LLC串联谐振变换器的稳态工作区得到详细划分。

图2 RLb与Wn的关系曲线