LLC电路简介和应用

摘要：高频化、小型化、轻量化、高效率、高功率密度成为开关电源的发展趋势，基于谐振电路的软开关技术又重新被人们重视起来。由于LLC电路在具有效率高、EMI噪声低、功率密度高、开关应力小等方面的优势，加上LLC芯片的不断更新和丰富，基于LLC拓扑结构的应用越来越广泛。

1990年Rudy Severns就提出了LLC电路概念。随着分布式电源系统的出现，越来越多的人员重新开始研究LLC电路。2003年杨波的博士论文《Topology Investigation for Front End DC/DC Power Conversion for Distributed Power System》对SRC、PRC、LCC、LLC几种谐振电路拓扑进行了分析，发现LLC电路中的励磁电感和漏感可以设计好集成在一个变压器中，并发现了Region2的独特价值。

如图所示是半桥LLC的拓扑结构，谐振腔由2个电感L和一个电容C组成，因而得名“LLC”。需要注意的是，图中的变压器是理想变压器，只起到匝比转换电压的作用。励磁电感Lm是变压器的原边线圈电感，在空载时参与谐振，由谐振频率fr2的表达式来体现；在带载时Lm两端电压被钳位，不参与谐振，由谐振频率fr1的表达式来体现。

在开关电源框架中，LLC电路属于DC/DC功率转换部分，LLC的输入电压一般是PFC母线电压。

LLC电路的工作频率一般在谐振频率附近，含有高次谐波的方波信号经过谐振网络后一般被滤掉，所以通常采用基波分析法（First-Harmonic Approximation, FHA）来分析谐振电路，将非线性离散电路简化成等效线性电路进行分析。

由于LLC拓扑的独特优势，越来越多的LLC控制芯片相继推出，如L6599、UCC25600、ICE2HS01G、FAN7688、NCP1396。以FAN7688规格书为例了解常见的LLC控制IC功能。

关于LLC电路的基本介绍和工作波形分析，参考一段英文解读和廖鸿飞老师的讲解。

张卫平老师2020最新版的《开关变换器的建模与控制》书中提到了LLC的小信号分析和设计，视频对此有详细解读，可供参考学习。

审核编辑：汤梓红