隨著效率的提高以及開關(guān)應(yīng)力和噪聲的降低，LLC 轉(zhuǎn)換器變得越來越受歡迎。該轉(zhuǎn)換器與偽調(diào)節(jié)輸入線路配合得很好，PFC 電路的廣泛采用正是滿足了這一點(diǎn)。　　關(guān)于該轉(zhuǎn)換器的工作原理有大量可用的材料，但理解起來可能會非常混亂。特別是，小信號模型無法用封閉式方程對其進(jìn)行建模。因此，它是無需分析或小信號建模的掃頻控制傳遞函數(shù)的絕佳候選者。我們的目的并不是要重新闡述轉(zhuǎn)換器的理論，而是要進(jìn)行可靠且有用的控制測量。

　　圖 1 顯示了示例 LLC 轉(zhuǎn)換器的瞬態(tài)仿真電路，輸入范圍為 36 – 54 V，12 V 時(shí)輸出功率為 120 W。較低的開關(guān)頻率設(shè)計(jì)為 200 kHz。
　　圖 1.LTspice 中的 LLC 轉(zhuǎn)換器。頻率范圍 200-400 kHz。輸出電壓 = 12V。　　圖 2 顯示了用于模擬該功率級控制器的電路。請注意，我們選擇使用 FM 調(diào)制器來實(shí)現(xiàn) VCO 功能，發(fā)現(xiàn)這比普通斜坡生成電路的仿真速度更快。不同控制芯片的VCO實(shí)際實(shí)現(xiàn)方式有所不同，但將反饋信號轉(zhuǎn)換為振蕩頻率的基本功能是相同的。

　　圖 2.帶有 RidleyBox/AP310 分析儀的 LLC 控制器。
　　轉(zhuǎn)換器的穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)由控制工作頻率的輸入源 Vss 設(shè)置。RidleyBox?/AP310 組件在此直流值之上注入一個(gè)小的交流信號，以改變開關(guān)頻率。對該信號的調(diào)制以及電路從 C 點(diǎn)到 B 點(diǎn)的響應(yīng)測量為我們提供了功率級和調(diào)制器的控制輸出增益。
　　使用縮放定律的 LLC 轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)
　　Nicola Rosano 舉辦了一場關(guān)于 LLC 轉(zhuǎn)換器實(shí)用設(shè)計(jì)的精彩網(wǎng)絡(luò)研討會，您可以在參考文獻(xiàn) [3] 中查看。強(qiáng)烈建議您觀看此視頻，了解如何避免 LLC 設(shè)計(jì)過程中無休止的數(shù)學(xué)計(jì)算和混亂。Nicola 開發(fā)了強(qiáng)大的工程工具，可使用標(biāo)準(zhǔn)化曲線為 LLC 生成堅(jiān)固的設(shè)計(jì)。
　　在本文中，我們使用這些比例定律技術(shù)來設(shè)計(jì) 120W 轉(zhuǎn)換器，圖 1 的電路圖中給出了最終的元件值。　　完整的設(shè)計(jì)過程，包括圖 3 所示的曲線和其他兩條設(shè)計(jì)曲線，在錄制的網(wǎng)絡(luò)研討會中進(jìn)行了描述。該網(wǎng)絡(luò)研討會詳細(xì)描述了幾種不同功率級要求的設(shè)計(jì)過程。

　　圖 3. Nicola Rosano 用于設(shè)計(jì) LLC 功率級的阻抗曲線圖 #1 [3]
　　RidleyBox/AP310 仿真器的仿真設(shè)置
　　LLC 轉(zhuǎn)換器對干凈地進(jìn)行仿真提出了許多挑戰(zhàn)，尤其是頻率響應(yīng)特性。我們發(fā)現(xiàn)必須將 LTspice? 仿真求解器設(shè)置為“Alternate”才能獲得有意義的結(jié)果（不是默認(rèn)設(shè)置）。我們還使用以下分析器設(shè)置來生成本文中的模擬結(jié)果。
　　每十倍頻 25 個(gè)點(diǎn)（從 300 Hz 到 200 kHz）的選擇提供了非常平滑的曲線，盡管在首次評估功率級性能時(shí)不需要這么高的數(shù)字。　　如 [1] 中所述，為駐留時(shí)間、帶寬和降噪?yún)?shù)選擇正確的設(shè)置可以在模擬速度和繪圖精度之間實(shí)現(xiàn)完美平衡。不要低估這些設(shè)置的重要性。如果我們沒有一生控制分析儀的背景經(jīng)驗(yàn)，我們不太可能通過引入和調(diào)整這些參數(shù)來讓 LTspice 達(dá)到我們現(xiàn)在的性能。目前正在開發(fā)的 RidleyWorks? [4] 版本完全自動(dòng)化了 LLC 模擬電路的完整設(shè)置。

　　圖 4. 用于 LLC 功率級仿真的 RidleyBox?/AP310 分析儀仿真器設(shè)置。這些設(shè)置可產(chǎn)生高分辨率結(jié)果。（分辨率較低時(shí)，模擬時(shí)間可以縮短一半）。
　　LLC 功率級控制傳遞函數(shù)　　圖 5 是 36V 低線路輸入的 LLC 功率級響應(yīng)。它具有略低于 2 kHz 的阻尼雙極點(diǎn)的特性以及由于 RHP 零而產(chǎn)生的額外相位延遲。相位降至遠(yuǎn)低于 -180 度而增益曲線的斜率變得不那么陡的事實(shí)表明為零。

　　圖 5. LLC 功率級在最小輸入線路下的頻率響應(yīng)。　　圖 6 顯示了低線和高線極值處的響應(yīng)。在電源轉(zhuǎn)換器領(lǐng)域，36 V – 54 V 并不是一個(gè)特別寬的范圍，但您可以看到響應(yīng)存在相當(dāng)大的變化。諧振頻率已移至約 8 kHz，并且阻尼要小得多。您還可以看到，RHP 零頻率已移至更高值，如改進(jìn)的相位和高于 8 kHz 的增益曲線的更陡斜率所示。我們的目的是在本文中討論曲線的詳細(xì)解釋。我們只是想證明通過瞬態(tài)模擬可以干凈、準(zhǔn)確地生成曲線。

　　圖 6. LLC 功率級在最小和最大輸入線路下的頻率響應(yīng)。　　最后，在圖 7 中，我們可以看到從低線到高線的完整曲線族。在這里，您可以看到隨著線的增加，諧振頻率的平滑過渡、雙極 Q 值的變化以及 RHP 零的移動(dòng)。直流增益的變化也相當(dāng)大——相對較小的輸入線路變化約為 15 dB。這就是我們對 LLC 功率級的期望。

　　圖 7. LLC 功率級在整個(gè)輸入線范圍內(nèi)的頻率響應(yīng)。