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图3 CCM PFC的行为
LLC拓扑
提高电源效率的方法之一是采用零电压开关拓扑。在这种拓扑中，电路中的电源开关在电压极低时导通。对于钳位感应开关MOSFET，导通损耗PON LOSS可由下式粗略求得：
IL为流经MOSFET的负载电流，VDS(SW)为MOSFET导通前的漏源电压，tON为导通时间，而fSW 则为开关频率。
在硬开关拓扑中，VDS(SW)是总线电压，对带有PFC前端级的应用来说一般约为400V。对于零电压开关，该电压被降至MOSFET二极管的正向电压降，在1V左右，从而极大地减小了导通开关损耗。
图4所示为LLC谐振转换器的模块示意图。其核心组件是谐振网络，在输入端电压波形和流入输入端的电流之间产生相位滞后，加载在输入端的电压波形是方波，利用半桥或全桥电路很容易就可以从PFC输出电压中产生。
|  图4 LLC谐振转换器模块示意图和零电压开关波形
如果忽略桥式电路中死区时间效应以及更高阶谐波的出现，那么流入谐振网络的电流可近似表示为正弦波。由于流入谐振电路的电流滞后于电压基波，当MOSFET处于导通状态时，电流从两个方向流入，如图4所示。MOSFET在电流流经体二极管时导通，导致"零"电压开关。这种方法带来的一个额外好处是导通时产生的EMI较低，这是因为高dv/dt和di/dt转换时间要短得多，而且通常没有标准硬开关应用中不可避免的反向恢复效应。
由于谐振电路的输出是周期性的，因此需要对之进行整流。这可以采用如图4所示的全波整流器或一个带中心抽头（centre-tap）的整流器来完成。
最后，AC-DC电源中的谐振网络基本上都会采用一个变压器。该变压器执行两项任务：其一是提供初级端和次级端之间必需的安全隔离；其二是通过它的匝数比控制电源的总体电压转换比率。
为了避免Q1和Q2同时导通的风险，需要一定的死区时间。以Q1的关断波形为例。流经开关的电流很大，接近峰值电流。关断期间的电压摆幅为满总线电压，因此关断步骤是无损耗的。
要确保Q2的零电压开关，Q1的漏源电容完全充电十分重要，这意味着充电时间不应该超过死区时间。若总线电压为VBUS，开关时电流为ISW，有效漏源电容为CDSeff，则电容的充电时间tSW可由下式计算出：
VBUS由设计条件事先确定。如果CDSeff为零，Q2就会如预期地实现零电压开关。如果CDSeff非常大，Q2为硬开关工作。轻载下ISW很小，当负载足够小时，最终也会发生Q2硬开关。
有时可为每个MOSFET并联一个电容。如果其容量选择适当，就可以降低关断损耗，同时又不影响较轻负载下的零电压开关性能。
LLC谐振转换器是让谐振转换器与一个电感串联。这样一来，谐振电路中就有两个电感和一个电容，故名为L-L-C。图5显示了一个实例电路的增益特性。
|  图5 LLC谐振转换器增益曲线实例
在工作区域，电压增益首先随着频率的增加而降低，这确保了零电压开关所需的相位滞后。控制电路通过改变频率来改变系统增益。最小增益和最大增益之间的差距相当小，因此谐振转换器需要很窄的DC电压输入范围。在这个电源设计中，由PFC级提供窄输入电压范围，建议采用连续传导模式PFC级。
利用PFC级，LLC转换器的输入可设置在400V左右。如果所需输出电压为12V、匝数比为40:1，则额定负载下需要1.2的DC增益。无论负载情况如何，频率始终不变。
为便于说明，假设输入电压提高到480V，则控制电路需把增益降至1.0，以保持12V的输出电压。在这种情况下，频率会在115kHz（满负载）和130kHz（20%负载）之间变化，从图中可看出何时决定不同负载下的增益曲线与增益为1.0的线在哪个频率下相交。利用前述应用中采用的前端PFC级，在缺输入半波的情况下需要一些额外的增益，即所谓的"保持"时间要求。
同步整流
次级端的同步整流级是利用新的FPP06R001模块来构建的，如图6所示。
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图6 同步整流器模块如何连接在变压器的次级端上
用来调整次级电压的二极管通常由MOSFET代替，该模块包含了栅极驱动器和功率MOSFET，采用外引脚极宽的小型单列直插封装，可减小寄生电感和电阻。
利用模块来代替分立式组件可以提高效率、减小EMI并简化总体设计。模块中MOSFET的RDS(ON)比分立式解决方案中的小10%，总体封装阻抗小16%，振铃因此减少，从而减小了EMI。栅极驱动器回路的尺寸很小，这又进一步减小了EMI辐射，增强了抗干扰能力，尤其是对漏极上的dv/dt干扰。由于两个棘手回路的布局都已在模块内完成，所以对设计人员而言总体设计变得较简单。
图7解释了让栅极驱动器靠近功率MOSFET为什么如此有用。栅极驱动器的非零输出阻抗ZDRV 必须通过寄生阻抗Zstray1和Zstray2，以及栅极阻抗Rg来控制MOSFET，尤其是关断。这时，漏极上的高dV/dt加上栅极路径上的高阻抗，可能引起MOSFET的寄生导通。而利用极短的连线和功能强大的栅极驱动器，几乎可以实现完美的开关。
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