1. 基本概念

全桥LLC谐振变换器（Full-Bridge LLC Resonant Converter）是一种高效、高功率密度的DC-DC变换器拓扑，结合了全桥开关结构和LLC谐振网络，广泛应用于服务器电源、新能源（光伏/电动汽车）、工业电源等领域。其优势在于软开关技术（ZVS/ZCS），可显著降低开关损耗，提升效率。

    2. 电路结构与工作原理

2.1 电路组成

全桥LLC的典型结构包括以下部分：

• 全桥逆变级：由4个开关管（如MOSFET）组成，将直流输入转换为高频方波。

• LLC谐振网络：

  • 谐振电感（L_r）：与电容串联，决定谐振频率。

  • 谐振电容（C_r）：与电感形成串联谐振。

  • 励磁电感（L_m）：变压器初级侧电感，参与能量传递。

• 高频变压器：实现隔离和电压变换。

• 整流级：次级侧通常采用全波整流或同步整流。

    2.2 工作原理

1. 开关过程：

   • 全桥的上下管交替导通（如Q1/Q4和Q2/Q3），生成高频方波电压。

   • 方波通过LLC谐振网络（L_r-C_r-L_m）滤波，形成近似正弦的电流。

2. 谐振机制：

   • LLC网络有两个谐振频率：

     • 串联谐振频率（f_r）：由L_r和C_r决定，fr=12πLrCrfr=2πLrCr1。

     • 并联谐振频率（f_m）：由L_r、C_r和L_m共同决定。

   • 当开关频率（f_sw）接近f_r时，电路实现零电压开关（ZVS），降低损耗。

3. 电压调节：

   • 通过调节开关频率（f_sw）改变增益特性：

     • f_sw > f_r：降压模式（Buck-like）。

     • f_sw < f_r：升压模式（Boost-like）。

     3. 关键特性与优势

3.1 软开关技术

• ZVS（零电压开关）：开关管在导通前电压已降至零，减少开关损耗。

• ZCS（零电流开关）：次级侧整流二极管在关断时电流为零，降低反向恢复损耗。

3.2 高效率与高功率密度

• 开关损耗低，效率可达95%以上（如通信电源48V→12V）。

• 高频化设计（100kHz~1MHz）减小变压器和滤波元件体积。

3.3 宽输入电压范围

• 通过频率调节适应输入电压波动，适合光伏、电池供电等场景。

   4. 设计要点

4.1 参数设计

1. 谐振网络参数：

   • 根据目标功率和频率选择L_r、C_r和L_m。

   • 典型比值：k=LmLrk=LrLm（通常3~8）。

2. 变压器设计：

   • 变比（N_p/N_s）由输入/输出电压决定。

   • 需考虑高频损耗（如使用Litz线降低趋肤效应）。

4.2 控制策略

• 变频控制（PFM）：通过调节频率实现稳压，简单但动态响应较慢。

• 混合控制（PFM+PWM）：结合脉冲宽度调制，优化轻载效率。

   5. 应用场景

• 服务器/通信电源：48V→12V/5V DC-DC转换。

• 电动汽车充电器：OBC（车载充电机）的高压隔离转换。

• 光伏逆变器：DC-DC升压级。

• 工业电源：大功率高可靠性需求场景。

   6. 对比其他拓扑