摘要：阐述了llc谐振电路的工作原理和特点及其与其它一些谐振电路的比较，并且用matlab对llc谐振进行了建模和仿真，分析了其工作区域。在此基础上，用philips公司的零电压谐振控制器tea1610构建了一个200w的全谐振变换器。实验证明，该变换器具有转换效率高、emi小、不存在开关损耗等诸多优点，特别适合应用于音响、大屏幕液晶电视等产品中。

关键词：全谐振变换器 llc 半桥 tea1610

近代电子设备的发展，对开关电源提出了诸如高频、小型化、低噪声以及高功率密度等方面的要求。谐振型开关电源由于不存在硬开关而具有效率高、emi小等特点，逐渐成为人们的研究热点。于是，准谐振、谐振开关、全谐振等结构应时而生。在针对减少开关损耗和降低噪声采取的各种方法中，负载参与谐振的全谐振结构是近十年来的研究热点。本文在分析llc谐振特性的基础上，用philips公司的tea1610构建一种基于半桥的llc负载谐振变换器。

图1

1 llc三元件谐振网络

用两个元件组成的谐振拓朴结构主要有两种：并联结构和串联结构，分别如图1（a）和图1（b）所示。串联谐振在轻负载时具有较高的效率，而在满负载时转换效率比较低；并联谐振则反之，在满负载时具有较高的转换效率，而在轻负载时转换效率比较低。而且串联谐振和并联谐振都要求较宽的频率范围。因此，这种二元的谐振网络在实际应用中都有一定的限制。

图2

在二元件谐振网络的基础上，根据不同的应用可构建不同种类的三元件的谐振网络。三元件谐振网络与二元件谐振网络相比有很多优点，比如在全负载范围内都具有较高的转换效率，而且频率变化范围比较窄等。本文主要介绍和分析由三元件llc构成的谐振网络，其结构如图2（a）所示。

串联电感ls、并联电感lp和谐振电容cs组成llc谐振网络，在此必须注意到负载也参与了谐振。对其进行建模，llc简化模型如图2（b）所示，rac为副边的负载折算到原边的等效负载，折算公式见式（1）。因为原边输入电压为方波，电流为近似正弦波，而变压器输出电压也是方波，电流也是正弦波，因此可以推导出其电压传递函数，如式（2）所示。

式中，λ=ls/lp；

利用matlab对该模型进行仿真，用基波进行近似分析，可以初步分析由其工作特性，如图3所示。

从图3中可以看到，在整个频率范围内，既有降压的工作区域（m<1），也有升压的工作区域（m>1），因此llc谐振有着较为广阔的应用范围。在轻负载时，工作频率逐渐升高，工作在降压区域内；而在重负载时，工作频率逐渐降低，工作在升压区域内。众所周知，串联谐振的工作区域是fs/f0>1，众所周知，串联谐振的工作区域是fs/f0>1，才能工作在zvs的状态下。从图3中可以看到，在不同负载（即q不同）下，为获得zvs的工作条件，只要使之工作在虚线的右侧即可。而llc谐振不仅仅局限于fs/f0>1区域，在某些负载下可以工作在fs/f0<1区域，同样可以获得零电压转换的工作状况。并且与串联谐振相比，在不同负载时的频率变化范围更小。因此，llc谐振网络有着其自身触特的优点。

通过上面的分析知道，llc谐振网络需要两个磁性元件ls和lp。然而，在实现应用中，考虑到高频变压器实现结构，可以把磁性元件ls和lp集成在一个变压器内，利用变压器的漏感作为ls，利用变压器的磁化电感作为lp。这样一来，可以大大减少磁性元件数目。在设计时，只要重点设计变压器的漏感与变压器磁化电感即可。因此，为增加漏感，需要在变压器中加入适当的气隙，并且控制变压器原副边的绕线方式，如图4所示。因为变压器的原边绕组与副边绕组是完全分离的，因此无须使用隔离胶带，这样有助于形体的小型化。

2 零电压半桥谐振控制器——tea1610

tea1610是philips