在追求高转换效率的电源转换器应用中，采用 LLC 谐振的 LLC 谐振电源转换器（resonant power converter）电路架构因其优异的效率表现，在近年来变得相当流行。为了进一步增进 LLC 电源转换器在重载时的工作效率，设计实例中也纷纷采用了同步整流（synchronous rectification, SR）来减少原本以二极管作为变压器输出侧整流组件的功率损耗。此外，针对轻载效率的增进，有别于通常操作状况所惯用的脉冲频率调变（pulse frequency modulation, PFM），许多专用控制器也提供了轻载控制模式 （Light-load mode） 来减少切换损失。

LLC同步整流应用电路及工作原理

NCP4318 是适用于 LLC 架构的同步整流控制器，其应用电路如图 1所示，而其工作原理则概述如图 2。NCP4318透过 VD 与 VS 脚位来检测 SR 功率开关之汲极（drain, D）与源极（source, S）之间的电位差（VDS），以此决定其 VG 脚位的驱动信号状态。驱动信号的触发分为 DLY_EN 旗标为 LOW 或 HIGH 两种状况。一般情况下，当 VD 与 VS 脚位之间的电位差低于 VTH-ON 准位时，立即将VG输出为 HIGH。但当 DLY_EN 旗标为 HIGH 时， VD 与 VS 脚位的电位差低于 VTH-ON 准位要维持一段 tON-DLY2 的延迟时间，VG 才会输出为 HIGH。在 VG 输出为 HIGH 时，透过侦测 VD 与 VS 电位差高于 VTH-OFF 准位，NCP4318 会将 VG 信号关断。此 VTH-OFF 在 NCP4318 的设计中是一个变动的值。藉由调整 VTH-OFF，NCP4318 可以确保从 VG 关断到 VD 电压上升达 VTH-HGH 的时间差，亦即死区时间（dead time），在不同负载的状况下都保持不变。

许多厂家推出的 LLC 控制专用 IC 都提供了轻载控制模式。虽然其触发条件和操作细节各有差异，但共通的原理是将一次侧的闸极信号控制为一个经过设计的封包（packet、pattern、package），再调整封包之间的距离，以实现功率的调变。这些封包通常具有较短的开头闸极脉冲（gate pulse），用来将LLC的谐振腔（resonant tank）储能状态操作到能够传送能量的状态，然后再使用后续的闸极脉冲将能量传递到二次侧。以 onsemi 的 NCP13992 系列为例，如图 3所示，一次侧的闸极信号按照 Q2→Q1→Q2 的顺序排列，而封包之间有一段所有闸极信号皆为低准位的休止（dormant）时间。藉由轻载控制模式，LLC电路可以避免在轻载时被操作在较高的切换频率（switching frequency），从而降低切换损失（switching loss）。

当一次侧操作为轻载操作模式，二次侧的电流波形会与通常的脉冲频率调变相当不同。首先，由于一次侧的导通时间会有长短变化，因此二次侧的电流导通时间也会有所变动。此外，并不是每一个一次侧的闸极脉冲都会在二次侧产生导通电流。实际上，视乎不同轻载操作模式的封包设计，二次侧的电流导通样态也会有所不同。有些一次侧闸极脉冲并不会让二次侧呈现出导通电流，而有些则只会导通部分时间。甚至在休止时间内，共振腔剩余的电流导通一次侧功率开关本体二极管（body diode）时，二次侧有时也会有短暂的电流导通。

当二次侧导通电流时，首先会让 SR 功率开关的本体二极管导通。此时，SR 控制器会侦测到 VD 与 VS 电位差的低准位，进而送出 VG 脉冲。然而，在轻载操作模式中，二次侧的电流会忽大忽小、忽长忽短、忽有忽无，这对 SR 控制器来说带来更多挑战。