很多最初接觸電源的朋友，都是從開關電源設計來進行入門學習的。期間不僅要查閱大量的資料，還要對這些資料進行篩選和整理，比較耗費時間和精力。爲此，小編將一名前工程師的開關電源設計經驗進行了整理，希望能幫助大家加快自學的步伐。
原本在本篇文章當中將爲大家講解關於EMI、尖峯電壓處理等方面的知識，但是這些知識的整體思路在開關電源的各類拓撲當中都是互通的，所以轉而對主拓撲進行介紹。
LLC開關電源設計
Buck、Boost、Forward都是PWM模式的開關電源，他們有一個共同的缺點，就是開關交叉損耗永遠都存在的，怎麼都避免不了。有關“開關損耗”，網絡上裏有大把的專業資料，大家可以去下載，這裏就不再贅述。
開關電源的優勢就是把直流電壓（交流輸入也是先進行整流）經過高頻開關進行高頻逆變，方便我們使用高頻變壓器或者高頻電感進行電壓、電流的變換。經過高頻化處理以後，磁性元件就會變得很小，電容的紋波電流也會變得很小，所以現在看到的開關電源，在體積重量還有成本方面，都全面超越了老式的線性電源。
隨着技術的進一步提高，各種電子設備，對開關電源的體積性能有了越來越高的要求，然後人們就開始研究消除或者減小開關損耗的方法。出現了各種各樣的技術，比如有源鉗位、準諧振技術、移相全橋、諧振開關電源，因爲現在市面上應用最廣泛的是LLC結構的諧振式開關電源，所以這裏就講一下LLC諧振開關電源。LLC其實一點都不神祕，最早誕生於美國，已經存在了多年。但是因爲專利問題，在近幾年纔在國內流行起來。
電阻分壓
圖1
圖2
Zc=1/（2*pi*f*c）f交流頻率c電容容值
Zl=2*pi*f*lf交流頻率l電感量
經過圖1、圖2、圖3的對比，可以發現其實LLC一點都不復雜。說白了跟電阻分壓電路一樣，只不過純電阻電路，電阻阻值是一個常數，LLC電路利用的是電抗（阻抗，感抗，容抗）來進行分壓，因爲感抗，容抗的大小都是頻率f的函數，所以隨着頻率的變化，感抗、容抗的大小就會跟隨着變化，勵磁電感上的交流分壓可以由驅動頻率來進行調整，傳輸到次級經過整流，就是我們需要的輸出電壓了。
至於爲什麼實現了零壓開通，這正是利用了交流電路里面電流電壓之間，相位角會隨着頻率發生變化這一特性，如果始終保證LLC諧振腔工作在感性區域，那麼我們就始終保證了諧振腔電流滯後於電壓一定的相位角。
這東西真的不復雜，建議大家找一些正弦交流電的知識看一下，重點是正弦交流電電流電壓之間的關係。
關於具體的具體LLC設計流程推薦大家去看郭春明的作品，雖然在參數上出現了筆誤，但是過程是非常值得學習的，簡潔明快。
LLC最大的好處就是，很現實的實現了零電壓開通，在大部分工作頻率上，實現了零電流關斷（也不完全是零電流，始終關斷電流無法小於勵磁電流），比傳統的PWM模式峯值電流管段關斷損耗好了非常多。
這樣做的好處是：
頻率可以跑的很高，4000W等級的工業電源，諧振頻率120K，最高頻率300K，這也是很普通的參數，但是電源整體體積還是小了不少。頻率高了磁性元器件體積就小了，電解電容也可以用的小一些，爲什麼電解電容會小，請大家自行查閱電解電容紋波電流相關知識。
效率高，交叉損耗小了很多，效率自然就提高了，效率高了，散熱片體積也變小很多。
下面是對工作波形的比較：
上面舉一個PWM電流連續模式的DS電壓電流對應波形，電流下降沿、電壓上升沿展開，會看到電壓電流有交叉的部分，在同一個時間段內，同時存在電壓和電流，P=U*I。那就是損耗，損耗跑哪裏去呢？都變成熱量在Mos管上燒掉了，所以我們的Mos管上，經常會看到一大塊兒鐵——散熱片。
這就牽扯出交叉損耗的問題，這個需要比較專業的講解，礙於篇幅大家可以去網絡上自行搜索，有大把的資料。
由於交叉損耗的存在，限制了PWM模式開關電源工作頻率的進一步提高。交叉損耗也就是開關管在開通和關斷時候，電壓電流有重疊的一部分產生的，那麼P=U*I。那麼，大家就要注意兩個關鍵參數，重疊部分的電壓，重疊部分的電流，總損耗是這兩個的積。
LLC基本工作波形
大家都應該聽說過LLC有三個工作區域，欠諧振工作區域（Boost區），其中的波形：
手畫詳細解釋一下上圖：
下面根據圖5，在圖7當中進行了詳細的講解。不過上面圖少了Vds。注意看縱向的參考線、各個波形的時序、注意驅動、電流、死區時序。
注意不同顏色畫的驅動、Vds、電流波形。諧振腔電流紅色的是諧振腔總電流，紫色的是勵磁電流，因爲次級二極管導通，Lm端電壓被鉗位到n*（Vout-Vf）,所以勵磁電流是線性上升的。
次級電流應該是諧振腔總電流減去勵磁電流那一部分。平臺是因爲諧振腔總電流開始小於勵磁電流，次級二極管不再導通，Lm不再被鉗位，Lm也參與了諧振，平臺其實是個假象，那也是一段正弦波，頻率由Cr、（Lm+Lr）來決定。諧振迴路總電感變大了，諧振頻率變低了，所以正弦波一部分看起來像一條直線。
注意不同顏色的字，方框對應不同顏色的波形，可以參照網上的資料自己對比。
LLC主要分兩種，一種是主變集成了諧振電感Lr的一體式主變，Lr使用主變的漏感來做的。這一種說它是耦合電感也不爲過。還有一種就是Lr諧振電感是使用獨立的磁芯做的一個獨立電感。這一種比較傾向於變壓器，但是在變壓器工作在低於諧振點時候，勵磁電感Lm有一段是要參與諧振的。
關於LLC電源的講解到此結束，希望閱讀過本系列文章的電源新手能夠有所收穫，從技術達人分享的經驗當中得到自己想要的知識。