不對稱半橋LLC串聯(lián)諧振變換器拓撲

從下圖中可以看到，恰當?shù)脑O計，能夠在工作頻率低于諧振頻率時實現(xiàn)高于1的增益，并且能夠?qū)崿F(xiàn)ZVS軟開關，而高于諧振頻率時，均能夠?qū)崿F(xiàn)ZVS軟開關；并且，在工作頻率低于諧振頻率時，副邊整流二極管電流自然過零，有利于整流模塊的效率優(yōu)化。并且，傳統(tǒng)EMI調(diào)試過程中副邊整流二極管反向恢復電流引起的輻射問題也可變得輕松。

LLC諧振電路直流特性曲線

但在負載較重且工作頻率低于諧振頻率段，出現(xiàn)開關管的ZCS，而并非ZVS，對于整流模塊通常采用的MOSFET來說并非最佳選擇。并且，該區(qū)域不能夠?qū)崿F(xiàn)低于諧振頻率到高于諧振頻率范圍內(nèi)工作頻率和增益的單調(diào)性，失去了負反饋設計的單調(diào)性基礎，使環(huán)路難以設計或非常復雜。因此，要避免進入該區(qū)域。

LLC諧振變換器作為整流模塊DC/DC拓撲，與其他如全橋移相、雙管正激甚至全橋、半橋硬開關相比，在合理的設計條件下具有以下優(yōu)勢：

1. 能夠使輸出范圍寬，并且?guī)缀跞撦d范圍實現(xiàn)ZVS，副邊整流二極管自然過零，有利于效率的優(yōu)化；

2. 額定輸出態(tài)設計在諧振頻率處成為可能，正弦電流波形使開關頻率的高次諧波分量很小，并且工作頻率低于諧振頻率時副邊整流二極管幾乎沒有反向恢復，由此造成的輻射問題大大減輕，有利于EMI的設計。

3. 副邊不用體積較大的差模電感進行濾波，節(jié)省了體積了成本；

4. 諧振電路PFM調(diào)頻控制方式，作為天生的抖頻設計，能夠使EMI相關頻譜變低而寬，有利于EMI設計。

并且，不對稱半橋諧振拓撲相比全橋諧振拓撲，能夠省去兩只開關管，相應散熱器也相應能夠優(yōu)化，具有成本和體積的優(yōu)勢，與對稱半橋諧振拓撲相比，省去一只諧振電容。

但不對稱半橋LLC串聯(lián)諧振變換器也有其缺點：

1. 相比全橋電路，由于只有半周期從PFC母線電容取能量，并且相同功率下，其PFC母線電流峰值為全橋電路的兩倍，因此電流PFC母線紋波電流大，對PFC母線電容的壽命、容量均提出一定要求，尤其是在大功率情況下，有必要考慮全橋結構。對于中小功率模塊，該問題并不突出。

2. 和第1條相同原因，DC/DC開關管峰值電流要求為全橋電路的兩倍，需要選用較大額定電流開關管。

3. 輕載及低壓狀態(tài)下穩(wěn)壓需要較高頻率，并且有可能出現(xiàn)不單調(diào)現(xiàn)象，需要引入其他控制方式（如本文提到的PFM/PWM同時調(diào)節(jié)方式）或調(diào)節(jié)PFC電壓、加固定負載等措施

總體來講，對于中小功率模塊，LLC不對稱半橋拓撲作為整流模塊的DC/DC部分拓撲，具有效率高、體積小、成本低、高效率負載范圍寬、EMI設計優(yōu)良等優(yōu)點。