雖然半橋功率級通常用于隔離的中等功率應用，但具有高壓輸入的轉換器通常設計有諧振開關以實現更高的效率，這種改進會增加復雜性，但仍提供多項性能優勢。

本專題主要介紹 LLC 諧振半橋轉換器的設計過程，首先簡要回顧了基本諧振轉換器的操作，并描述了作為設計過程基本要求的能量傳遞函數。 這種以電壓比或電壓增益函數表示的能量傳遞函數與諧振電路參數一起用于描述輸入電壓和輸出電壓之間的關系。 接下來，說明確定參數值的方法。 為了演示設計是如何創建的，接下來將提供一個設計示例，用于具有 300 W 輸出功率、390 VDC 輸入和 12 VDC 輸出的轉換器。 主要內容有如下幾個部分：

一、何為諧振變換器

二、全面了解LLc諧振變換器

三、如何設計LLC諧振變換器

四、設計實例

更高的效率、更高的功率密度和更高的組件密度在電源設計及其應用中變得普遍。 由于這種趨勢以及這些轉換器具有實現更高開關頻率和更低開關損耗的潛力，諧振電源轉換器（尤其是那些具有 LLC 半橋配置的轉換器）重新受到關注。 然而，設計此類轉換器存在許多挑戰，其中包括 LLC 諧振半橋轉換器使用頻率調制而不是脈寬調制來執行功率轉換，因此需要不同的設計方法。

一、諧振轉換器的簡要回顧

有許多諧振轉換器拓撲結構，它們都以基本相同的方式工作：將電源開關產生的電壓或電流方波脈沖施加到諧振電路。 能量在諧振電路中循環，然后分出一部分或全部以提供輸出。 

圖1 基本諧振轉換器配置

在諧振轉換器中，兩種基本類型是串聯諧振轉換器 (SRC)，如圖 1a 所示，和并聯諧振轉換器 (PRC)，如圖 1b 所示。 這兩個轉換器都通過改變驅動電壓的頻率來調節其輸出電壓，從而改變諧振電路的阻抗。 輸入電壓在該阻抗和負載之間分配。 由于SRC作為輸入和負載之間的分壓器，SRC的直流增益始終小于1。在輕載條件下，負載的阻抗與諧振電路的阻抗相比非常大； 因此很難調節輸出，因為這需要在負載接近零時頻率接近無窮大。 即使在標稱負載下，當輸入電壓范圍很大時，也需要寬頻率變化來調節輸出。

在圖1b所示的PRC中，負載與諧振電路并聯，不可避免地需要大量的循環電流。 這使得在具有高功率密度或大負載變化的應用中難以應用并聯諧振拓撲。

二、LCC 和 LLC 諧振轉換器

為了解決這些限制，已經提出了一種將串聯和并聯配置相結合的轉換器，稱為串并聯諧振轉換器 (SPRC)。 這種結構的一個版本使用一個電感器和兩個電容器，或 LCC 配置，如圖 2a 所示。 盡管這種組合通過嵌入更多諧振頻率克服了簡單 SRC 或 PRC 的缺點，但它需要兩個獨立的物理電容器，由于交流電流高，這些電容器既大又昂貴。 為了在不改變物理組件數量的情況下獲得類似的特性，可以更改 SPRC 以使用兩個電感器和一個電容器，形成一個 LLC 諧振轉換器（圖 2b）。 LLC 相對于 LCC 拓撲的一個優勢是兩個物理電感器通常可以集成到一個物理組件中，包括串聯諧振電感 Lr 和變壓器的磁化電感 Lm。

圖2 SPRC兩種配置

與傳統諧振轉換器相比，LLC 諧振轉換器具有許多額外的優勢。 例如，它可以在較寬的線路和負載變化范圍內以相對較小的開關頻率變化來調節輸出，同時保持出色的效率。 它還可以在整個工作范圍內實現零電壓開關 (ZVS)。 接下來將描述在隔離式半橋拓撲中使用 LLC 諧振配置，然后是設計此拓撲的過程。