LLC谐振变换器详解（四）| 谐振电路基础

时间： 2024-11-27 来源：瑶芯微电子公众号

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由于LLC谐振变换器可以实现电气隔离，高效率，高功率密度，低EMI等功能，因此在汽车与工业得到广泛应用。因其多模态工作，设计计算复杂，通常采用其等效电路分析。由于LLC的等效电路与RLC的基本电路图非常像，其主要区别是两者输入源不同，以及LLC多了一个Lm电感，但其谐振原理是一样的。为了便于分析与理解，不妨从RLC的基本原理开始分析。

电感的阻交通直特性

在RLC回路中，可以把RLC看作一个阻抗，通常用Zin表示。Zin=XL+XC+R，XL表示感抗，XC表示容抗，R表示纯电阻阻值。电感的感抗公式是XL=2πfL，从公式中可以看到，感抗XL除了与电感量相关，与频率也息息相关。当电感接入直流电路时，由于直流电流的大小和方向是恒定不变的，电感线圈中的磁通量不发生变化。根据法拉第电磁感应定律，没有感应电动势产生，此时电感对直流电流没有阻碍作用，相当于一根导线，直流电能顺利通过。当电感接入交流电时，交流电流的大小和方向随时间周期性变化，这会使电感线圈中的磁通量也不断变化，从而产生感应电动势。根据楞次定律，感应电动势会阻碍电流的变化，这种阻碍作用就表现为电感对交流电的阻碍，这种阻碍作用被称为感抗（XL），其大小与交流电的频率（f）和电感量（L）成正比。频率越高，电感量越大，感抗就越大，对交流电的阻碍作用也就越强

电容的隔直通交特性

与电感刚好相反，电容的基本特性是隔直通交。当直流电压加在电容两端时，充电过程在极短时间内完成。当电容充电完成后，电路中就不再有电流流动，因为直流电压不能使电容的极板间持续有电荷的移动，所以电容对于直流电来说相当于断路，起到了隔离直流的作用。

在交流电路中，随着交流电压大小和方向的周期性变化，电容会不断地进行充电和放电过程。由于交流电压方向不断改变，使得电路中始终有电流，好像交流电能够顺利通过电容一样。电容对交流电的阻碍作用称为容抗（XC=1/2πfC），容抗的大小与交流电的频率（f）和电容值（C）有关。频率越高，电容越大，容抗就越小，交流电就越容易通过。这就是电容的通交特点。

感抗与容抗复数形式

在谐振电路中复数是非常常见的，实部称为电阻，虚部称为电抗（容抗和感抗的合称）。XL与容抗XC的复数公式如下：

在交流回路中总阻抗即电阻与电抗的总和，可表示为：Zin=R+jX

当X=0时，即XL的大小与XC的大小相等，因为感抗与容抗的相位相差180°——呈反相关系，所以电路的电抗X=0。此时电路中的阻抗Zin最小，并且呈纯阻性，即：Zin=R，电流和电压同相位。

当X>0，即XL大于XC，则电路等效于电阻和电感串联，电流与电压有相位差。根据电感的特性， U=L*di/dt，di是电感上面变化的电流，dt是变化的时间。如果输入是一个纯正弦输入的电压，那么电流与电压有一个90°的相位差，如图2所示，电流在过0的时候是整个正弦中变化斜率最大的，而电流在最顶峰时变化斜率为0。根据U=L*di/dt，电流在峰值的时候，di/dt刚好等于0。U=L*di/dt。那么U是0V。而电流在过0的时候，斜率最大，U=L*最大的斜率，所以电压就刚好对应了峰值电压。所以对于电感而言，电流是滞后电压90°的。

如果换成电容，电容电压不能突变，而电流能突变。所以电容与电感刚好相反，如图3所示，电流是超前电压90°。

如果回路中多加了一个电阻，电压与电流的相位无法确定，此时就需要引入虚数来计算。可以用j代表相位，-j代表滞后90度，j就代表超前90度。如果黑盒子中的阻抗为j*100Ω，Vin/j100=-jVin/100，可以在同一个坐标系中画出来电压与电流的波形，电流滞后电压90°。如图3所示，在直角坐标系中，1Ω与j1Ω相差90°，1Ω是纯阻，而j1是超前90°，所以j100是在Y轴的正半轴。

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TRANSFORMERS,MID-POELT,750315289,750315046,750317229,750811438,750341570,750342424,750811434,750316133,750342657,750342415,750343506,750341569,750315290,750342411,750342655,750341566,750110133,750310849,750030399,750040190,MID-LLIT,750811445,750317233,750030398,750317234,750317235,750317236,750316116,750314178,750811418,MID-IBMAX,750313082,750341793,750343972,7508116312,750051062,7508116313,7508116314,7508116315,7508116316,7508116318,MID-OLMAX,750316112,750314189,750341788,750342878,750343725,750342879,750845240,750313095,750341780,MID-DC16EU,750341781,750315039,750315038,750341138,750341139,750315089,750341134,750341135,750341136,750341137,750316170,750110102,750317263,750811630,750343548,750343306,750343547,750811648,MID-POE,750510478,750811647,750510476,750811644,750811645,750343542,750315092,750315090,750343780,750317031,750871530,750510231,750811643,750811617,750342206,750811618,750811616,750811613,750811614,750811611,750811612,750343773,750343772,750343534,750341599,750341591,750317248,750343768,750343769,750315072,750342671,750311959,750317250,750317251,750317252,750317253,750510250,750314597,MID-FL,750314352,750311082,750312170,MID-PLC,750311083,MID-PLN,7508151501,MID-OLSTM,750817139,MID-PPMAX,MID-PMA,750316770,750315445,750817135,750315213,750312188,750341723,750312185,750312186,750312184,MID-AMT,MID-HB,750032173,750315214,750315422,MID-FLYIFX,750317605,750315669,750817112,750314100,750317615,750316769,760801080,750871110,750871111,750313017,750032395,MID-POETI,750315434,750315246,750316336,750314399,750315245,750314398,750342625,750314397,750314396,750342627,750315242,750315241,750315240,750340680,750313062,750342860,750342864,MID-FBRTI,750370026,MID-D11,750370024,750316331,750316332,750315249,750316333,750315248,750316334,750315247,750316335,750341526,750315252,750342859,750315250,750342851,750342611,MID-FLYSTM,760871431,750316585,750316586,750817100,MID-OLIFX,750315465,750341751,750370288,750315229,750370289,750316793,750315228,750316794,750315227,750316795,750315226,750817310,750316796,750315225,750313048,750316326,750313054,750315232,750315231,750315230,750314382,750343920,750370271,750815141,750316561,750316566,7508111329,750310032,750510721,750310031,750510720,7508111324,7508111323,750316818,750316819,MID-OLON,MID-OLPI,750343192,750313309,750315727,750315967,750314878,750310035,750510713,750310042,750316825,MID-SPLT,750510719,7508170310,7508170311,7508170312,7508170313,750315739,750314401,750314400,7508110210,750510505,750310019,MID-OLRM,750313527,750313769,750315945,750315703,750310018,750315942,750314851,750310020,760390015,750510730,760390014,760871131,760390013,760390012,750510739,750510738,750510737,750343160,MID-DC16US,750343164,750310027,750314624,750040609,750813046,750310022,750813045,750316853,750312495,750316854,750316855,750316856,MID-FLT,750313109,750315526,MID-OLTI,750313102,750314433,750314442,750314441,750316867,7508110420,750315778,750314445,750313355,7508111518,750315741,750315740,760800001,7508110410,750510705,750811291,MID-IBTI,750811290,750310059,750315504,750051786,7508110419,750315745,750315744,MID-OLNXP,750314896,750315743,750315742,750813002,750510566,750510565,750510564,750030418,750841012,750030424,750030421,750030428,750030426,750311525,750311765,750311524,750030420,750343108,750343107,750510556,750343109,750510555,750510311,750343341,750343101,750030434,750030432,750817821,750030439,750317072,750817822,750313959,750030438,MID-FLYADI,750312626,750030430,750811042,MID-OLDIA,750510589,750811019,750343332,750343576,750841034,750030402,750030401,750030400,750313928,750311505,750030405,750030404,750030403,750811016,750510580,750317049,750510578,750341141,750342230,750341142,750341143,750341144,750341145,750050480,750030416,750341140,750510572,750317297,750051576,750811023,750310660,750841291,7508111125,7508111123,750343154,7508111120,750510529,750510528,750314839,750342063,750313747,750315924,MID-DAA,750315923,750370702,750311320,MID-OLLT,750811248,MID-DSLITL,7508111111,750343389,750510517,750810150,750343382,750343140,750342294,750342295,750314848,750343383,750813423,750313755,750310007,750313995,750310002,750311780,750312870,750510785,750510784,750510541,750510783,750341196,750341197,750341198,750341199,750342288,750030446,750030445,750030444,750341190,750052237,750030443,750341191,750341192,750050050,750341193,750343373,750341194,750341195,750343372,750510540,750510782,MID-UDS,750030442,750811693,750030441,750030440,750312872,750311542,750510536,750313970,760874040,750811227,750343122,750341185,750341186,750342275,750341187,750341188,750341189,750342279,MID-FLIT,750341181,750313739,750311559,750317095,750341182,750341183,750315916,750341184,750315915,750312407,750312646,750315914,750315913,750311558,750313975,750313976,750313734,750311798,750313973,750313974,750810132,750313972,750810131,750311553,750342304,750316017,750316018,750343635,750316019,750341696,760372002,MID-OLEPW,750510165,750510164,750316016,750341204,750316028,750341205,750316029,750341206,750342779,750341448,7503,OP-AMPS,GARAGE DOOR OPENER AUXILIARY SUPPLIES,电池充电器,HOME AUTOMATION,SOLAR CENTRAL INVERTERS,电机控制,太阳能采集,ANALOG MODEMS,智能照明,LED DRIVER,智能电子表,离线开关电源,DATA CONCENTRATOR,交流电机驱动,正激变换器,HIGH EFFICIENCY CHARGING,TELECOM BASE STATION POWER SUPPLIES,POWER LINE INPUT AND OUTPUT FILTERS,综合业务数字网,TELECOM CIRCUITS,ISOLATED TELECOM CONVERTERS,INDUSTRIAL PROCESS SENSORS,信息显示,中央办公室（CO）,POWER FACTOR CORRECTED LED DRIVERS,LED LIGHTING,小型仪器,数据通信电源,分配点单元,辅助电源,音频放大器,POE ICS,隔离式DC/DC电源,SMART METERING,显示面板,无线数据系统,POWER TOOLS,隔离DC/DC电源,OFFLINE BUS CONVERTER,HOME APPLIANCES,半桥,现场发射机,PROTECTION RELAYS,SOLAR STRING INVERTERS,安全系统,计量,医疗设备,POWER ELECTRONICS,FULL BRIDGE,IP PHONES,工业过程传感器,SMART LIGHTING,SMALL INSTRUMENTS,不间断电源（UPS）,模拟调制解调器,销售点,WLAN接入点,路灯,工业电源,工厂自动化,ISOLATED LOW-POWER REGULATORS,INDUSTRIAL TELECOM,PLC ANALOG AND DIGITAL I/O MODULES,门驱动器,OFFLINE FLYBACK POWER SUPPLIES,AUDIO,AC MOTOR DRIVES,街道照明控制,改造LED照明,MEDICAL EQUIPMENT,数据集中器,PROTECTION IEDS,TV,ISOLATED POWER DESIGN,WHITE GOODS,功率表数据接口,INFORMATION DISPLAYS,DISTRIBUTION POINT UNIT,PLC调制解调器,BUCK LED DRIVERS,ELECTRONIC LIGHTING BALLASTS,安防摄像头,氮化镓电源,SMART E-METERS,保护简易爆炸装置,MATCHED TO IC MANUFACTURERS' TRANSCEIVERS,家庭自动化,智能电网电源,传感器接口,ISOLATED DC/DC SUPPLIES,METERING,过程控制,ISOLATED GATE DRIVER POWER SUPPLIES,降压LED驱动器,POLYPHASE ENERGY METERS,FACTORY AUTOMATION,工业过程控制,CENTRAL OFFICE (CO),INDUSTRIAL CONTROLS,MOTOR CONTROL,超声波距离传感器,动力工具,LED DOWNLIGHTS,有源箝位,PROCESS CONTROL,几个IC,BUILDING AUTOMATION,HALF BRIDGE,SECURITY CAMERAS,LED LAMPS,与IC制造商的收发器相匹配,POWER METER DATA INTERFACE,INDUSTRIAL,SECURITY SYSTEMS,消费电子,电信电源,LOOP POWERED SYSTEMS,LED筒灯,隔离式低功耗驱动器,高频电源,隔离电源设计,E-METER电源,工业,COMMERCIAL LIGHTING,机器人学,MEDICAL DEVICES,INTERNET OF THINGS (IOT),高效率开关电源,工业控制,快速充电,电子计量,音频,SMART GRID,无线充电器,隔离式栅极驱动器电源,ACCESS NETWORKS,IP电话,LED照明,运算放大器,家用电器,HIGH EFFICIENCY SWITCH-MODE POWER SUPPLIES,全氟化碳,AUXILIARY POWER SUPPLIES,RETROFIT LED LIGHTING,PLC模拟和数字I/O模块,电子照明镇流器,工业照明,POE集成电路,太阳能中央逆变器,隔离式低功耗稳压器,工业电信,FORWARD CONVERTER,CCFL LIGHTING,PFC,ISOLATED DC/DC POWER SUPPLIES,OFFLINE SWITCHING POWER,SINGLE PHASE UPS,便携式仪表,MEDICAL POWER SUPPLIES,离线反激式电源,微型PLC,WIRELESS CHARGERS,太阳能组串式逆变器,ISDN,POINT OF SALE,隔离式客房服务电源,LLC谐振变换器,CCFL照明,保护继电器,公共信息显示器,OFFLINE POWER CONVERTERS,能源,电信电路,LLC RESONANT CONVERTERS,INDUSTRIAL POWER SUPPLIES,POWER OVER ETHERNET,STREET LIGHTING,AUDIO AMPLIFIERS,程序逻辑控制系统,CUSTOMER PREMISE EQUIPMENT (CPE),ISOLATED LOW-POWER DRIVERS,以太网供电,INDOOR LIGHTING,智能电网,SMART GRID POWER SUPPLIES,WLAN ACCESS POINTS,电视,多相电表,离线电源转换器,白色商品,室内照明,电信,网关驻地设备（CPE）,回路动力系统,DATACOM POWER SUPPLIES,物联网应用,智能能源管理,PLC MODEMS,电信基站电源,TELECOM POWER SUPPLIES,ENERGY STORAGE SYSTEM,功率因数校正LED驱动器,SMART ADAPTERS,ISOLATED COMMUNICATIONS INTERFACE,SEVERAL ICS,POE POWERED DEVICES,INDUSTRIAL LIGHTING,ENERGY,偏置电源,INDUSTRIAL EQUIPMENT,IGBT DRIVER,SMART ENERGY MANAGEMENT,ULTRASONIC DISTANCE SENSORS,电子镇流器,OFFLINE SWITCH-MODE POWER SUPPLIES,隔离式电信转换器,UNINTERRUPTIBLE POWER SUPPLIES (UPS),E-METER POWER SUPPLY,ELECTRONIC BALLASTS,DISPLAY PANELS,POWER FACTOR CORRECTION,楼宇自动化,CENTRAL OFFICE SPLITTER,PORTABLE INSTRUMENTATION,TELECOM,接入网,BIAS POWER SUPPLIES,工业设备,传感器,E-METERING,智能适配器,ACTIVE CLAMP,隔离辅助电源,照明,GATE DRIVES,IOT APPLICATIONS,ROBOTICS,医用电源,SWITCH-MODE POWER SUPPLIES,单相UPS,太阳能逆变器,离线开关模式电源,FIELD TRANSMITTERS,SENSOR INTERFACES,SOLAR INVERTERS,开关模式电源,电机驱动控制,POE供电设备,PLCS,GATEWAY PREMISE EQUIPMENT (CPE),COMMERCIAL DISPLAYS,客户场所设备（CPE）,WIRELESS DATA SYSTEMS,CONSUMER ELECTRONICS,HIGH FREQUENCY POWER SUPPLIES,INDUSTRIAL PROCESS CONTROL,LED灯,ISOLATED HOUSEKEEPING POWER SUPPLIES,储能系统,MOTOR DRIVE CONTROL,电力电子,PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER (PLC),SMART GRIDS,物联网（IOT）,医疗器件,STREET LIGHTING CONTROL,LIGHTING,隔离通信接口,PUBLIC INFORMATION DISPLAYS,FAST CHARGING,智能计量,LED驱动,GAN POWER SUPPLIES,IGBT驱动器,MICRO PLC,离线总线转换器,DATA CONCENTRATORS,高效充电,ISOLATED AUXILIARY POWER SUPPLIES,SOLAR ENERGY HARVESTING,车库门开启器辅助用品,商业展示,商业照明,SENSORS,电源线输入和输出滤波器,功率因素矫正,全桥,中心局分离器,BATTERY CHARGER,可编程序控制器（PLC）

2019/11/22 - 选型指南

用于LLC谐振变换器的SRK2001自适应同步整流控制器

该资料介绍了SRK2001，一款适用于LLC谐振转换器的次级同步整流控制器。该控制器针对次级同步整流进行了优化，适用于80+/85+兼容的ATX SMPS、90+/92+兼容的服务器SMPS和工业SMPS。它具有双栅极驱动器、自适应关断逻辑、自适应关断时间逻辑、自动补偿寄生电感、低功耗模式、高压漏极-源极凯文传感、电流反向保护、负载瞬态安全管理和智能自动睡眠模式等特点。

ST - 自适应同步整流控制器,ADAPTIVE SYNCHRONOUS RECTIFICATION CONTROLLER,SRK2001LTR,SRK2001,SRK2001L,SRK2001A,SRK2001TR,AC-DC适配器,高端平板电视,工业开关模式电源,INDUSTRIAL SMPS,80+/85+兼容ATX SMPS,80+/85+ COMPLIANT ATX SMPS,AC-DC ADAPTERS,90+/92+ COMPLIANT SERVER SMPS,HIGH-END FLAT PANEL TV,多功能一体机,ALL-IN -ONE PC,90+/92+兼容服务器SMP

September 2018 - 数据手册 - Rev 5

IPP60R180CM8 MOSFET

INFINEON - MOSFET,POWER TRANSISTOR,功率晶体管,HIGH VOLTAGE POWER MOSFETS,高压功率MOSFET,CM8 SERIES,IPP60R180CM8,CM8,电动汽车充电,电信,POWER SUPPLIES,伺服器,SERVER,PFC STAGES,INDUSTRIAL,LLC RESONANT CONVERTERS,换流器,PFC级,高能效开关应用,TELECOM,EV CHARGING,电源,不间断电源,UPS,CONVERTERS,LLC谐振变换器,HIGH EFFICIENCY SWITCHING APPLICATIONS,工业

2024-03-21 - 数据手册 - Rev. 2.1

用于LLC谐振变换器的SRK2001A自适应同步整流控制器

SRK2001A是一款专为LLC谐振转换器次级侧同步整流设计的控制器，适用于具有中心抽头次级绕组的变压器。它提供两个高电流栅极驱动输出，每个输出均可直接驱动N沟道功率MOSFET。该控制器具有自适应关断逻辑、自适应掩蔽时间启动逻辑、自动补偿寄生电感等功能，适用于AC-DC适配器、全功能PC、高端平板电视、80+/85+符合ATX SMPS、90+/92+符合SERVER SMPS、工业SMPS等领域。

ST - 自适应同步整流控制器,ADAPTIVE SYNCHRONOUS RECTIFICATION CONTROLLER,SRK2001A,SRK2001ATR,AC-DC适配器,高端平板电视,工业开关模式电源,INDUSTRIAL SMPS,80+/85+兼容ATX SMPS,ALL-IN-ONE PC,90+/92+ COMPLIAN SERVER SMPS,80+/85+ COMPLIANT ATX SMPS,90+/92+兼容服务器SMPS,AC-DC ADAPTERS,HIGH-END FLAT PANEL TV,一体机

September 2018 - 数据手册 - Rev 2