开关电源(SMPS)以其卓越的效率而闻名。虽然他们取得了显著的效率水平，但进一步改进它的追求仍在继续。帮助实现这一目标的一个发展是LLC谐振变换器。这些独特的SMPS使用谐振电路技术来降低开关损耗。
然而，要从共振技术中获得任何收益，需要一个复杂的控制器。现在这样的控制器已经可以使用了，而且它们还具有额外的节能功能，从而进一步提高了效率。
什么魔鬼是LLC谐振转换器?
开关晶体管易受重大损失，这发生在接通和关断间隔期间。当晶体管关闭时，没有功率耗散。当晶体管是开的，它的低通电阻保持功耗最小。然而，在开关时间内，晶体管通过其电阻较高的线性区域，这意味着功耗。幸运的是，过渡时期很短。减少开关时间大大降低了功耗。
开关时间不仅取决于晶体管的规格，还取决于其他电路特性。此外，请记住，尖锐的脉冲边缘过渡会产生产生噪声和电磁干扰(EMI)的瞬态。因此，设计的一个关键目标是通过使用更高的开关频率来减少开关时间。虽然电磁干扰仍然发生在更快的开关率，有一个有益的减少功耗。使用LLC谐振技术可以带来所需的功耗降低。
当然，LLC指的是使用两个电感(L)和一个电容(C)。这种组合在开关频率上建立谐振。结果，开关晶体管看到的是正弦波，并能在过零点或接近零点进行开关。这具有降低晶体管中的开关损耗的效果。
采用这种方法的好处是，它允许更高的开关频率，从而减少变压器和滤波器(以及相关组件)的尺寸，同时减少开关晶体管的散热和对大型散热器的需求。所有这些好处都是在提高电路整体效率的同时实现的。
共振的例子
1.在这个简化版本的LLC谐振dc-dc变换器中，串联谐振依赖于谐振电容Cr以及谐振电感L的组合r和L米．l米是变压器一次绕组的磁化电感。
图1展示了一个使用谐振技术的dc-dc变换器。半桥晶体管Q1和Q2通过50%占空比方波交替关断和通断。这产生一个输入电压，这是一个交流方波，激励电路。一个电感器(左r)和电容器(Cr)与变压器一次绕组串联。一次绕组的磁化电感为L米与L成级数r，增加了整体串联电感。选择L值和C值在开关频率处谐振。谐振频率由著名公式确定:
fr= 1/2π√(LC)
记住，在共振频率X处l取消XC，只留下任何串联电阻来确定电路的Q:
Q = Xl/ R
有效串联电阻由电感和初级绕组电阻加到等效反射负载电阻上决定。
当施加电压为交流方波时，初级电路谐振并在谐振频率上呈“环形”或振荡，电流为正弦波。
对晶体管的开关信号进行计时，使开关时间发生在零电压或零电流交叉点。当电流为零或最小时，晶体管电流为零或非常低，因此在开关过渡期间的功耗为零或最小。
一种实现LLC谐振SMPS的数字控制器
德州仪器的UCC256301是一个LLC控制器，工作在35 khz至1 mhz范围内。它适用于数字电视、电动工具、LED照明、ac-dc适配器和其他效率最重要的现代电源。它的特点和优点包括集成的高压启动，x-cap放电，鲁棒故障保护，和独特的控制方法。
图2说明了使用UCC256301的LLC谐振dc-dc变换器。注意谐振组件Lr,我米Cr．还要注意VCR和ISNS信号输入到控制器IC，以及来自输出的反馈(FB)。
2.这个实用的LLC谐振变换器使用UCC256301控制器。所示的是HHC到控制器在引脚ISNS, VCR和FB的反馈信号。(来源:TI博客“用LLC谐振转换器提升你的游戏”）
UCC256301采用了一种称为混合滞后控制(HHC)的控制技术来改善瞬态响应。瞬态响应是指LLC变换器对快速负载变化的响应。为了避免使用大负载电容来最小化输出电压的变化，UCC256301采用了频率控制和电荷控制反馈技术的结合。
HHC还导致了行业低待机功耗的40mw无负载，这设置了UCC256301与其他控制器的区别。很多(如果不是大多数的话)电子设备即使在睡眠或待机模式下也会耗电。
为了减少全球能源消耗，一些国家已经制定了法规，让我们的世界变得更环保。德州仪器有限责任公司的家族谐振控制器有助于满足最新设计不断增加的功率需求。
UCC256301还提供了一整套的支持材料，如评估模块、设计计算器、仿真模型、数据表和相关的应用说明。之一德州仪器的培训视频也讨论了如何处理一个不理想的LLC控制器．
