前言
以往的電源采用的是傳統(tǒng)反激式 PWM (脈寬調(diào)節(jié))變換器,傳統(tǒng)反激 PWM 開關為硬開關,在大功率上應用時,工作頻率較高,驅(qū)動損耗和開關損耗都比較大,同時變壓器漏感能量耗散變成發(fā)熱,所以傳統(tǒng)的反激架構(gòu)在大功率上應用時,表現(xiàn)出效率低,適配器發(fā)熱嚴重的情況。
與傳統(tǒng)PWM變換器不同,LLC是一種通過控制開關頻率(頻率調(diào)節(jié))來實現(xiàn)輸出電壓恒定的諧振電路。LLC架構(gòu)屬于雙管半橋諧振,采用諧振電感、勵磁電感和諧振電容串聯(lián),故名LLC。LLC采用零電壓開關(ZVS)軟開關技術(shù),具有工作頻率高、損耗小、效率高、體積小的優(yōu)點,可提高充電器功率密度。其諧振操作可實現(xiàn)全負載范圍的軟開關,減小開關損耗。從而成為高頻和高功率密度設計的理想選擇,適合固定電壓輸出,EMI特性更好。
LLC控制器盤點
充電頭網(wǎng)統(tǒng)計了多款LLC諧振控制芯片,并將這些信息匯總整理形成了下表,詳細展示了各家企業(yè)的主打產(chǎn)品及其封裝。
排名不分先后,按企業(yè)英文首字母順序排序。
Chip Hope芯茂微
芯茂微LP9960
LP9960系列是一款帶有高壓半橋驅(qū)動的全集成 LLC 控制器。內(nèi)部實現(xiàn)了 600V 的高壓柵極驅(qū)動,使得可以采用極簡的外圍元件,就可以實現(xiàn)高效、可靠的LLC 諧振系統(tǒng)。自適應的死區(qū)時間控制可以極大的改善系統(tǒng)的效率。特有的突發(fā)控制模式,可以滿足同時實現(xiàn)輕載下的高效率和空載下的低待機功耗。
LP9960 通過內(nèi)部的 LDO 控制器輸出穩(wěn)定的電壓電源,可以給外搭配的 PFC 控制器直接供電。LP9960 內(nèi)部集成多重保護機制:輸入欠壓保護、輸出過壓保護、輸出過流保護、過溫保護以及改進的容性區(qū)規(guī)避方案。
芯茂微LP9961
LP9961系列 是一款帶有高壓半橋驅(qū)動的全集成 LLC控制器。內(nèi)部實現(xiàn)了 600V 的高壓柵極驅(qū)動,使得可以采用極簡的外圍元件,就可以實現(xiàn)高效、可靠的 LLC 諧振系統(tǒng)。自適應的死區(qū)時間控制可以極大的改善系統(tǒng)的效率。特有的突發(fā)控制模式,可以滿足同時實現(xiàn)輕載下的高效率和空載下的低待機功耗。
LP9961系列通過內(nèi)部的 LDO 控制器輸出穩(wěn)定的電壓電源,可以給外搭配的 PFC 控制器直接供電。LP9961內(nèi)部集成多重保護機制:輸入過/欠壓保護、輸出過壓保護、過流保護、容性區(qū)保護以及過溫保護。
芯茂微LP9962AA
LP9962AA 是一款帶有高壓半橋驅(qū)動的全集成 PFC 和LLC 控制器。內(nèi)部實現(xiàn)了 600V 的高壓柵極驅(qū)動,使得可以采用極簡的外圍元件,就可以實現(xiàn)高效、可靠的 LLC 諧振系統(tǒng)。自適應的死區(qū)時間控制可以極大的改善系統(tǒng)的效率。特有的突發(fā)控制模式,可以滿足同時實現(xiàn)輕載下的高效率和空載下的低待機功耗。
LP9962AA 采用自有專利的檢測方式和算法,LLC 系統(tǒng)可以同時實現(xiàn)恒壓和恒流兩種工作狀態(tài)。PFC 采用 CCM 控制模式;重載時,定頻工作模式,輕載時降頻工作模式。LP9962AA 內(nèi)部集成多重保護機制:LLC 部分有完善的輸入過/欠壓保護、系統(tǒng)輸出過/欠壓保護、輸出過流保護、容性區(qū)保護以及過溫保護等;PFC 部分有電感過流保護、過功率限制、輸入欠壓保護、輸出過/欠壓保護以及過溫保護等。LP9962AA 采用 SOP20 封裝。
EG屹晶微
屹晶微EG6599S
EG6599S是一款專用于諧振半橋拓撲結(jié)構(gòu)的雙端控制器。提供50%互補占空比,高側(cè)開關和低側(cè)開關的時間相同,兩者相位差180”,通過調(diào)制工作頻率調(diào)節(jié)輸出電壓。固定的死區(qū)時間保證軟開關和高頻操作。外部振蕩器可以設置轉(zhuǎn)換器的工作頻率,內(nèi)部帶有自舉二極管。在啟動時,為了防止不受控制的浪涌電流,開關頻率從最大值并逐漸衰減,到達穩(wěn)態(tài)值由控制回路決定。該頻移是非線性的,使輸出最小電壓過沖,持續(xù)時間可以編程。可以強制IC在輕負載下進入受控突發(fā)模式操作,以便保持轉(zhuǎn)換器的輸入功耗降至最低IC的功能包括一個未鎖存的低電平有效禁用輸入,電流滯和欠壓保護,電流檢測輸入,頻率自動重啟,切換和延遲關機。如果第一級保護不足以控制IC,則更高級別的0CP會鎖定IC初級電流。它們的組合可提供完整的過載和短路保護電路。附加的鎖存禁用輸入(DIS)容易實現(xiàn)0TP或OVP。提供了與PFC控制器的接口,可以在故障情況下關閉,例如0CP關閉和DIS高,或在猝發(fā)模式期間操作。
FANTASTICHIP梵塔
梵塔FAN6899
梵塔FAN6899是一款專用于半橋LLC拓撲的諧振控制器芯片,集成700V耐壓半橋驅(qū)動,具有-1.2A/2A的拉灌電流能力,內(nèi)置高精度振蕩器,工作頻率高達500KHz,在輕載時工作在Burst模式,有效降低了開關損耗并提高輕載效率,具有多種保護機制,包括電流遲滯型BIBO,兩級OCP保護等,可提供更全面的過載和保護功能,采用SOP-16封裝。
梵塔FAN6886&FAN6888
FAN6886&FAN6888是一款高性能的半橋LLC諧振控制器芯片,它采用混合雙周期控制技術(shù),實現(xiàn)了環(huán)路補償?shù)暮喕蛣討B(tài)響應的快速性。該芯片具備自動死區(qū)調(diào)節(jié)功能,能夠在全負載下實現(xiàn)零電壓開關(ZVS),有效提升了能效和系統(tǒng)穩(wěn)定性。同時,F(xiàn)AN6886&FAN6888還具備容性區(qū)保護工作功能,間歇工作模式控制不僅改善了輕載效率,還顯著降低了噪聲。
此外,F(xiàn)AN6886&FAN6888的控制參數(shù)可以通過圖形用戶界面(GUI)進行編程,根據(jù)不同應用場景進行差異化參數(shù)控制。芯片的外圍電路設計簡單,無需Vcr調(diào)節(jié)采樣電路,簡化了設計流程,可有效降低開發(fā)成本。開機時,F(xiàn)AN6886&FAN6888能夠輕松實現(xiàn)電流軟啟動,進一步保障了系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。
芯片內(nèi)集成了12位的ADC和64bytes的MTP,具有強大的數(shù)據(jù)處理能力和存儲功能。在保護功能方面,F(xiàn)AN6886&FAN6888具備Brown in/out、輸出過壓保護、輸出欠壓保護以及3級過流保護等,還滿足80+、能源之星和COC V5 Tier2等嚴格的能效要求,適用于大功率適配器、電視、LED路燈、PC電源等應用。與FAN663x芯片配合使用時,F(xiàn)AN6886&FAN6888甚至可以在無需輔助供電電源的情況下實現(xiàn)待機功耗小于100mW,能耗卓越。
1、突破效率極限,梵塔推出圖騰柱無橋PFC+LLC+SR的整套方案
梵塔FAN6990
FAN6990 是一款高度集成的數(shù)模混合 PFC + LLC Combo 控制器,PFC 部分采用基于開關管電流采樣的 CCM/CrM/DCM 多模式控制策略,以實現(xiàn)從輕載到重載范圍內(nèi)的高效率、高功率因數(shù)與低總諧波失真;LLC 部分則運用專利的混合雙周期電流型控制架構(gòu),并支持自適應死區(qū)調(diào)節(jié)與智能 Skip 模式,在 600kHz 高頻下實現(xiàn)全負載 ZVS,從而顯著降低開關損耗與系統(tǒng) EMI,同時通過上位機 GUI 配置 MTP 參數(shù)可靈活優(yōu)化環(huán)路響應與穩(wěn)態(tài)性能。
芯片內(nèi)置多重保護與監(jiān)測機制,包括輸入棕入/棕出、母線過壓/欠壓、PFC/LLC 逐周期過流、輸出過壓、過功率、容性模式及溫度保護等,可配置 Latch、Hiccup 或 Auto?Recovery 模式,有效保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行;更配備 UART 實時通訊與 Relay/Power?Good 輸出功能,支持精確監(jiān)測輸入電流、母線電壓及溫度,并廣泛適用于 PC、電源適配器、LED 照明、工業(yè)與醫(yī)療等領域,整機外圍簡單且待機功耗低于 100mW,滿足高性能嚴苛電源設計需求。
梵塔FAN6999
FAN6999 是一款高度集成的數(shù)模混合 PFC+LLC Combo 控制器,PFC 部分采用基于開關管電流采樣的 CCM/CRM/DCM 多模式控制策略,以實現(xiàn)在全負載范圍內(nèi)的高效率、高功率因數(shù)與低總諧波失真;LLC 部分則采用混合雙周期控制策略,內(nèi)置 700V 半橋驅(qū)動并支持高達 600kHz 的開關頻率,通過自適應死區(qū)調(diào)節(jié)和智能 Skip 模式,實現(xiàn)輕載至重載的無縫切換與全負載 ZVS,有效降低開關損耗與系統(tǒng)噪聲。此外,母線電壓跟隨功能與有源橋驅(qū)動技術(shù)進一步優(yōu)化了兩級轉(zhuǎn)換的效率與整流損耗,使得變換器在不同工況下始終保持優(yōu)異的動態(tài)響應與穩(wěn)定性。
在功能集成方面,F(xiàn)AN6999 內(nèi)置 MTP配置接口,用戶可通過上位機 GUI 靈活調(diào)整各項電性指標,以滿足不同應用場景對性能與保護策略的定制化需求。芯片集成了 X?Cap 放電、供電 UVLO/OVP、母線過壓/欠壓保護、逐周期過流保護、輸出短路保護、過功率保護、開環(huán)及溫度保護等多重安全機制,并支持鎖定、打嗝或自動恢復等多種故障響應模式;在空載及超輕載狀態(tài)下,Burst 模式可徹底關閉多路功能模塊,實現(xiàn)極低待機功耗(<75mW),整機外圍設計簡潔,封裝采用 SOIC?16,廣泛適用于 AC/DC 適配器、PC 電源、PD 快充、LED 照明及工業(yè)醫(yī)療等領域。
Infineon英飛凌
英飛凌ICE2HS01G
ICE2HS01G是一款高性能的高性能諧振模式控制器芯片,專為半橋LLC諧振變換器設計,配備同步整流驅(qū)動,該芯片采用20pin DSO封裝,支持30kHz至1MHz的開關頻率范圍,具備可調(diào)的最小開關頻率和高準確度的頻率設置。
在門級驅(qū)動方面,ICE2HS01G提供50%的占空比,并具有可調(diào)的高準確死區(qū)時間,為系統(tǒng)提供了出色的穩(wěn)定性和可靠性。同步整流的支持使得該芯片適用于各種半橋LLC諧振變換器操作模式,同時內(nèi)部和外部禁用功能增加了對系統(tǒng)的靈活控制。
ICE2HS01G還融合了多重保護機制,包括主電輸入欠壓保護、三個級別的過流保護以提升動態(tài)性能、開環(huán)/過載保護、可調(diào)的空白時間和重啟時間,以及可調(diào)的過溫保護帶有鎖定關斷功能,最大程度保證系統(tǒng)的安全性。
英飛凌IDP2308
英飛凌IDP2308是一個數(shù)字多模式PFC和LLC控制器,集成了浮動高側(cè)驅(qū)動器和啟動單元。數(shù)字引擎為多模式操作提供高級算法,以支持整個負載范圍內(nèi)的最高效率,實現(xiàn)了全面且可配置的保護功能。DSO-14 封裝僅需要最少的外部組件。集成的高壓啟動單元和先進的突發(fā)模式可實現(xiàn)低待機功率。此外,集成了一個一次編程 (OTP) 單元,以提供一組廣泛的可配置參數(shù),有助于簡化相位設計。
英飛凌IDP2308支持同步PFC和LLC突發(fā)模式控制,PFC驅(qū)動器可配置并支持多模式,優(yōu)化效率。可配置非線性LLC VCO曲線,軟啟動可配置,支持交流電壓感應和X電容放電,最高支持300kHz工作頻率。可以充分利用GaN器件的高頻優(yōu)勢,低Qg、低Coss和低導通阻抗,實現(xiàn)效率和功率密度的提高,性能明顯優(yōu)于LLC+傳統(tǒng)MOS的搭配。IDP2308支持可配置的保護功能,外圍元件極簡。
英飛凌IDP2308內(nèi)建的處理器可使用dpVision軟件通過半雙工UART接口進行編程,配置PFC和LLC參數(shù),使用內(nèi)置的單次編程存儲器進行參數(shù)存儲。
1、英飛凌發(fā)布數(shù)字多模式PFC和LLC控制器IDP2308
Kiwi Instruments必易微
必易微KP2591(A)
必易微 KP2591(A) 是一款基于半橋 LLC 諧振變換器的諧振型開關電源控制器,集成了半橋驅(qū)動,可輸出50%占空比的互補驅(qū)動,直接驅(qū)動功率開關管。
KP2591(A)集成了高壓啟動,AC掉電檢測以及 X 電容放電功能,內(nèi)置高精度 VCO 振蕩器,最高工作頻率達到 350kHz。芯片集成自適應死區(qū)控制的功能,確保功率開關管零電壓開通 (ZVS),提高了系統(tǒng)效率;同時芯片集成了容性區(qū)保護功能以避免橋臂直通和硬開關,提高了系統(tǒng)的可靠性。此外,芯片可通過外部信號控制進入低待機模式,降低了系統(tǒng)的待機損耗。
KP2591(A) 集成有完備的保護功能,包括: VDD過壓/欠壓保護、VBT 欠壓保護、AC 過壓及輸入欠壓保護、過載保護、諧振腔過流保護、輸出過流保護、容性區(qū)保護、SEL 管腳開短路保護,過熱保護等,采用SOP-16封裝。
以上為KP2591(A) 典型電路圖。
1、進軍大功率充電市場,必易微發(fā)布LLC控制器芯片KP2591
Leadtrend通嘉
通嘉LD7771
通嘉科技LD7771是一款面向100W–300W中大功率電源市場的高性能集成控制芯片,將臨界模式(CrM)PFC與電流模式LLC控制器及其周邊電路高度整合于一枚SOP?16封裝之中,顯著簡化了設計及元件數(shù)目。
LD7771的PFC級通過數(shù)字化CrM算法,兼顧高功率因數(shù)(PF)與低電流諧波(THDi),在保證300W以下應用領域卓越節(jié)能表現(xiàn)的同時,具備雙級過壓保護、逐周期限流及升壓二極管短路防護等完備安全機制。LLC級則采用電流模式驅(qū)動,配合自適應死區(qū)調(diào)整和防容性模式切換保護,在提升環(huán)路帶寬與瞬態(tài)響應速度的同時,通過軟啟動控制抑制諧振腔電流及輸出過沖,助力電源系統(tǒng)實現(xiàn)更高的轉(zhuǎn)換效率與更出色的動態(tài)性能。
LD7771內(nèi)建高壓啟動、電容放電(ICX)、輸入欠壓/過壓檢測、輸出過載、短路及過溫保護等多重安全功能,滿足DoE Level VI、CoC V5 Tier 2、Energy Star及EU/ErP等國際能效認證要求。此外,設計人員可通過固件靈活調(diào)整軟啟曲線、保護門檻、峰值負載能力及節(jié)能負載設定等關鍵參數(shù),從而根據(jù)終端應用需求優(yōu)化性能與效率。憑借高度集成化與可編程化的優(yōu)勢,LD7771已迅速成為中大功率電源產(chǎn)品設計的主流之選,為終端設備提供了更小尺寸、更高效能及更可靠的電源解決方案。
通嘉LD7771T
通嘉科技LD7771T在LD7771的基礎上,采用TSSOP?20封裝,不僅繼承了臨界模式(CrM)PFC與電流模式LLC雙控合一的優(yōu)越性能,更額外集成了PGI(Power Good)信號引腳,省去外部電源良好指示芯片的需求。該信號在電源啟動平穩(wěn)后主動拉高,同時于交流斷電先期發(fā)出預警,為設備控制器爭取寶貴的響應時間和安全停機機會,極大提升系統(tǒng)可靠性。
LD7771T同樣內(nèi)嵌高壓啟動、電容放電(ICX)功能,以及輸入欠壓/過壓保護、電流諧波抑制、雙級過壓、逐周期限流、升壓二極管短路保護等完整安全機制,全面滿足DoE Level VI、CoC V5 Tier 2、Energy Star與EU/ErP等國際能效法規(guī)要求。
LD7771T的CrM PFC級采用數(shù)字化算法,實現(xiàn)高功率因數(shù)與低電流諧波,優(yōu)化300W以下中大功率應用的能效與電磁兼容;LLC級則通過電流模式驅(qū)動結(jié)合自適應死區(qū)調(diào)整,既提升了環(huán)路帶寬與瞬態(tài)響應速度,又在軟啟動階段抑制諧振腔電流及輸出過沖,確保轉(zhuǎn)換效率與動態(tài)性能雙提升。用戶可通過內(nèi)置可編程固件靈活設定軟啟動斜率、過載與節(jié)能模式門檻、峰值負載能力等關鍵參數(shù),以精準配合各類終端應用需求。憑借高度集成與智能化可調(diào)特性,LD7771T為中大功率電源設計提供了更小尺寸、更低器件成本及更優(yōu)性能表現(xiàn)的全方位解決方案。
通嘉LD7781
通嘉LD7781是一顆用于雙輸出的半橋LLC諧振控制器,內(nèi)部集成高壓啟動,支持主動X電容放電。內(nèi)置600V柵極驅(qū)動器,簡化外部器件。兩路反饋輸入設計用于控制雙路輸出電壓。特別設計的通訊接口可與對應的通嘉PFC芯片通訊,例如LD7681。LD7781在輕載時可進入突發(fā)模式,以獲得更加的節(jié)能。 通嘉LD7781內(nèi)置一整套的保護措施,可在異常情況下保證安全。LD7781保護措施包括容性模式保護、過電流保護、反饋開環(huán)保護、過電壓保護、內(nèi)部/外部過熱保護和輸入電壓跌落保護。 通嘉LD7781采用SOP16封裝,可與通嘉配套的PFC芯片共同使用,適用于液晶電視等需要雙路供電的場合應用。
MERAKI茂睿芯
茂睿芯MK2199
MK2199 是一種帶高壓半橋驅(qū)動的LLC控制器。它可以與 MK1620/1 搭配使用,實現(xiàn)高效和可靠的 LLC 設計,死區(qū)時間可調(diào)提高了系統(tǒng)應用的靈活性。
該 IC 提供一個 CSS 引腳,可提供軟起可編程功能,允許用戶通過改變外接電容設置軟起時間。
在輕載情況下,MK2199 將自動進入突發(fā)模式運行,減少系統(tǒng)開關器件的損耗。如果第一級保護不足以控制初級電流,更高級別的過流保護 (OCP) 將鎖定 IC。兩者的組合提供了對過載和短路的全面保護。額外的保護輸入(DIS)允許輕松實現(xiàn)過溫保護 (OTP) 或過壓保護 (OVP)。
茂睿芯MK2189系列
MK2189/L/D是一種半橋LLC諧振控制器,它可與LLC SR控制器MK1620/1搭配使用,實現(xiàn)高效率和高可靠性的LLC設計。
MK2189系列通過調(diào)節(jié)工作頻率來獲得輸出電壓的調(diào)節(jié)。死區(qū)時間可調(diào)提高了系統(tǒng)靈活性,CSS引腳提供軟起可編程功能,允許用戶通過改變外接電容設置軟起時間。在啟動時,切換頻率從可編程的最大值開始,逐漸減小,直至達到由控制回路確定的穩(wěn)態(tài)值。這種頻率變化是非線性的,以最小化輸出電壓過沖,且其持續(xù)時間也是可編程的。
在輕負載下,MK2189/L/D將自動進入猝發(fā)模式操作,降低系統(tǒng)設備的開關損耗,可進行噪聲抑制。如果一級保護不足以控制主電流,更高級別的過電流保護(OCP)將關閉該IC。它們的組合提供了完整的過載和短路保護。另外,還有一個受保護的輸入(DIS),可輕松實現(xiàn)過溫保護(OTP)或過壓保護(OVP)的應用。
MK2189系列具有寬VCC電壓范圍,最高可達26V,其中MK2189D可調(diào)節(jié)從250ns到1us的死區(qū)時間。工作頻率高達500KHz,具有0.3A驅(qū)動電流和0.8A下拉電流,可滿足各種電源需求,采用SOP-16封裝,可應用于AC/DC適配器、高功率密度直流/直流變換器、服務器中心、液晶顯示器等領域。
1、高效率與高性能的完美結(jié)合,茂睿芯推出PFC+LLC快充解決方案
MERCHIP水芯電子
水芯電子M3010
水芯電子M3010是一款單芯片集成無橋PFC+LLC控制器的數(shù)字控制器芯片。
交錯圖騰柱PFC+全橋LLC
特點:
?單路低感量,單路紋波較大,交錯后紋波系數(shù)小于0.3
?單路電流CBC及OST保護,CBC處理電網(wǎng)異常,不會誤觸發(fā)關機,極端情況可通過 OST保護硬件
?軟件有效值過流,有效值過壓,有效值過功率,溫度等全面保護
?軟件引入前饋占空比及電流采樣DCM校準,并自主判斷CCM及DCM模式,提升輕載THD
?輕載關閉其中一相,提升輕載效率
?兩相間動態(tài)均流確保兩路電流一致
?電壓環(huán)快速環(huán)路功能確保后級突加載母線電壓穩(wěn)定
?開關頻率抖動,降低EMI頻譜尖峰
?電流的CBC保護及輸入前饋,確保再立即和電流電網(wǎng)異常下的可靠性
?軟件工頻陷波器濾除100hz紋波,可提升電壓環(huán)帶寬
?控制環(huán)路為輸出電壓環(huán)和輸出電流環(huán),采取雙環(huán)競爭模式
?電路控制采用PFM+PWM模式,極輕載采用打嗝模式提升效率
?采用可變死區(qū)時間,兼顧可靠性和效率
?閉環(huán)緩起避免過沖,對不同特性負載適應良好
?提供多重保護機制,包括過欠壓保護、多級過流保護以提升動態(tài)性能,過載保護、過溫保護等保護且可配置重啟時間提供靈活應用
?對外通信端口采用SCI、CAN、SPI等
MPS 芯源半導體
芯源HR1200
HR1200 在單芯片中集成一個數(shù)字 PFC 控制器和一個半橋諧振控制器。它在無負載或超輕載條件下只需要非常低的電量,因此符合歐盟能效認證(EuP)Lot 6 和第 5 版規(guī)范的 2 級規(guī)范要求。
HR1200 的 PFC 采用獲得專利的平均電流控制方案,可以根據(jù)輸入電壓和輸出負載的瞬態(tài)條件,在連續(xù)導通模式(CCM)和斷續(xù)導通模式(DCM)下工作。IC 在輕載條件下具有出色的效率和高功率 PF。在連續(xù)導通模式下運行時,該控制器可以用于最高 500W、板尺寸限制最少的應用。可以通過 I2C GUI 設置多項參數(shù),以優(yōu)化 PFC 的性能。編程可以由工廠,或由客戶參考詳細的用戶指南完成。半橋 LLC 變換器可以采用零電壓開關(ZVS)實現(xiàn)高效率。
HR1200 實現(xiàn)自適應死區(qū)時間調(diào)節(jié)(ADTA)功能,所以 LLC 變換器可以在重載到輕載條件下輕松實現(xiàn) ZVS。此外,HR1200 可以防止 LLC 變換器在容性模式下運行,使其更可靠,更易于設計。HR1200 在 IC 內(nèi)集成高壓(HV)電流源用于啟動,因此無需使用傳統(tǒng)的啟動電阻或外部電路。將 AC 輸入移除后,高壓電流源也作為 X 電容放電器使用,無需電阻。
芯源HR1203
HR1203 是一款高性能控制器,集成一個先進的數(shù)字 PFC 控制器和一個半橋 LLC 諧振控制器。在無負載或超輕載條件下,HR1203 只需低輸入供電,因此符合歐盟能效認證(EuP)Lot 6 和第 5 版規(guī)范的 2 級規(guī)范要求。
HR1203 的 PFC 采用平均電流控制方案,可以根據(jù)輸入電壓和輸出負載的瞬態(tài)條件,在連續(xù)導通模式(CCM)和斷續(xù)導通模式(DCM)下工作。
IC 在輕載條件下具有出色的效率和高功率因數(shù)(PF)。可以通過 I2C GUI 設置多項參數(shù),以優(yōu)化 PFC 的性能。編程可以由工廠,或由客戶參考詳細的用戶指南完成。
半橋 LLC 諧振變換器采用零電壓開關(ZVS)實現(xiàn)高效率。HR1203 具有自適應死區(qū)時間調(diào)節(jié)(ADTA)功能,在不同負載條件下都能確保 ZVS。此外,HR1203 可以防止 LLC 變換器在容性模式下運行,使其更可靠,更易于設計。
HR1203 內(nèi)部集成高壓(HV)電流源,可啟動上電。將 AC 輸入移除后,高壓電流源也可作為 X 電容放電器使用。這也有助于減少相關設備的數(shù)量,從而在無負載時降低功耗。
為了提高抗擾度,HR1203 采用多個可編程的數(shù)字濾波器對關鍵信號濾波。
全方位保護功能包括過溫關斷保護、開路保護(OLP)、過流保護(OCP)、過壓保護(OVP)和欠壓保護/開啟。
芯源HR1211
MPS HR1211是一顆多模式PFC和電流模式LLC二合一控制器,而傳統(tǒng)芯片如果要實現(xiàn)這一功能,需要2-3顆進行組合搭配,外圍電路會變得復雜。值得一提的是,MPS HR1211可通過UART接口編程,內(nèi)置的節(jié)能技術(shù)可使HR1211在全工作范圍實現(xiàn)優(yōu)化效率。HR1211的PFC控制器使用獲得專利的數(shù)字電流控制體系來實現(xiàn)混合的CCM和DCM工作模式。
二合一控制器在業(yè)界也被工程師親切的稱呼為COMBO。COMBO在英文里的意思是“結(jié)合物”,而COMBO驅(qū)動器就是把CD—RW刻錄機和DVD光驅(qū)結(jié)合在一起的“復合型一體化”驅(qū)動器。
MPS HR1211將PFC控制器和LLC控制器整合到一個封裝里面,類似COMBO,其數(shù)字內(nèi)核并可根據(jù)負載情況進行聯(lián)動控制,獲得更高的輕載效率。
HR1211采用數(shù)字控制內(nèi)核,芯片內(nèi)置多個獨立的ADC用于檢測輸入電壓,PFC輸出電壓,LLC反饋電壓和PFC峰值開關電流。檢測數(shù)值送到HR1211內(nèi)置的數(shù)字控制內(nèi)核進行比較,配合芯片內(nèi)專有的數(shù)字算法,進行實時反饋控制。HR1211支持多種完善的保護措施,如熱關斷、PFC開環(huán)保護、過壓保護、過流限制和過流保護、超功率保護等多重保護。值得一提的是,HR1211空載待機功耗<100mW。
同時HR1211支持高壓啟動,智能X電容放電。PFC級工作頻率最高250kHz,支持可編程的抖頻,可編程的軟啟動和Burst,可編程的AC欠壓保護,逐周期電流限制和其他保護功能。
1、MPS推出LLC+PFC單芯片數(shù)字氮化鎵快充控制器
2、氮化鎵快充進入數(shù)字時代!
應用案例:
1、MPS HR1211二合一芯片獲IDMIX、摩米士、征拓等品牌采用
2、拆解報告:SHARGE閃極100W 3C1A氮化鎵快充充電器
芯源HR1270
MPS HR1270是HR1211的后續(xù)升級型號,同樣是一款多模式PFC+LLC控制器,內(nèi)置省電技術(shù)有助于電源設計在整個工作范圍內(nèi)實現(xiàn)最優(yōu)效率。
HR1270 PFC控制器同樣支持CCM/DCM多模式,高壓啟動和智能X電容放電,LLC側(cè)同樣內(nèi)置600V半橋驅(qū)動器,內(nèi)部集成自舉二極管,工作頻率高達500KHz,支持豐富的保護功能。
應用案例:
1、拆解報告:今翔140W 3C1A氮化鎵快充充電器
芯源HR1275
HR1275 是一款集成了CrM/DCM的多模式PFC+LLC二合一控制器。該芯片可通過 UART 接口進行配置,根據(jù)需求調(diào)節(jié)參數(shù),優(yōu)化電源設計。該芯片空載功耗低于 85mW,啟動時采用高壓電流源,并可通過智能 X 電容器在交流掉電期間進行放電。
在 PFC 控制方面,HR1275 從輕負載到滿負載均可保持高效率,同時具備智能谷值開關技術(shù)和輸入電容電流補償功能,減少噪聲并提升系統(tǒng)效率。LLC 控制部分采用電流模式控制,支持精確的突發(fā)模式進出控制,具備 600V 高側(cè)柵極驅(qū)動能力,并具有自適應死區(qū)時間調(diào)整和電容模式保護。該芯片還具有過溫、過流和過功率保護,支持最高 500kHz 的工作頻率,適用于高效電源設計。
應用案例:
1、拆解報告:魅族PANDAER 120W 3USB-C氮化鎵桌面充電插座
2、拆解報告:氘鋒150W全能充GaN充電器PA0228
NXP 恩智浦
恩智浦TEA2016AAT
NXP TEA2016AAT芯片采用薄型窄體 SO16 封裝,內(nèi)置高壓啟動,集成LLC和PFC控制器以及對應的驅(qū)動器。TEA2016AAT集成X電容放電,正常輸出信號指示。
芯片采用谷底/零電壓開關以減小開關損耗,全負載范圍內(nèi)都保持高轉(zhuǎn)換效率,并且符合最新的節(jié)能標準,空載輸入功率<75mW。同時TEA2016AAT還具有完整全面的保護功能,包括電源欠壓保護、過功率保護、內(nèi)部和外部過熱保護、精確的過壓保護、過流保護和浪涌保護等保護功能。
NXP TEA2016AAT是一款面向高效諧振電源的數(shù)字可配置LLC和PFC組合控制器。同時集成了 LLC 控制器功能以及 DCM 和 QR 模式下工作的PFC控制器。借助TEA2016AAT可以構(gòu)建出完整的諧振電源,不僅設計簡單,所需組件數(shù)也很少。
該芯片采用數(shù)字架構(gòu),基于高速數(shù)字內(nèi)核控制器,在開發(fā)過程中可調(diào)節(jié)LLC和PFC控制器的工作和保護設置,并根據(jù)設置值運行,為獲得高度可靠的實時性能提供了保障。
TEA2016AAT與TEA1995T的組合能夠輕松實現(xiàn)90-500W功率、高效可靠的電源的設計,而且外部元器件數(shù)非常少。該系統(tǒng)擁有非常低的空載輸入功率(< 75 mW ;整個系統(tǒng)包括 TEA2016AAT/TEA1995T 組合),在最低到最高的負載下均保持高效率。
TEA2016AAT符合能源之星、美國能源部、歐盟生態(tài)設計指令、歐盟行為準則的能效法規(guī),且滿足其他一些準則。可用于臺式電腦和一體機電源、液晶電視、筆記本電腦電源適配器和打印機電源。
據(jù)充電頭網(wǎng)了解,NXP TEA2016AAT已被應用于麥多多100W氮化鎵三口快充充電器、尚巡120W氮化鎵適配器、REMAX 100W四口氮化鎵快充、摩米士100W 2A2C氮化鎵快充等多款百瓦高密度氮化鎵快充電源產(chǎn)品中,相比PFC和LLC采用獨立芯片的方案,NXP方案只采用一顆IC,大大簡化了初級設計并提高電源可靠性及效率,獲得眾多電源廠商青睞。
1、NXP推出二合一LLC控制器,百瓦大功率快充專用
恩智浦TEA2017AAT
恩智浦最新推出了TEA2017AAT數(shù)字配置的多模式PFC+LLC一體化控制器,相比TEA2016AAT,PFC級支持CCM運行模式。
恩智浦TEA2017AAT是一款數(shù)字化可配置LLC和PFC組合控制器,用于高效諧振電源。它包括LLC和PFC控制器功能。PFC經(jīng)配置可在DCM/QR、CCM固定頻率或支持所有操作模式的多模式下運行,優(yōu)化PFC效率。TEA2017AAT能夠構(gòu)建一個完整的諧振電源,電源設計簡便,組件數(shù)量少。TEA2017AAT采用小型窄條SO16封裝。
TEA2017AAT數(shù)字架構(gòu)基于高速可配置硬件狀態(tài)機,確保可靠性、實時性。在電源開發(fā)過程中,LLC和PFC控制器的多種操作和保護設置都可以通過向設備加載新設置來進行調(diào)整,以滿足特定的應用要求。專有TEA2017AAT配置內(nèi)容未經(jīng)授權(quán)無法復制,配置安全得以保證。
與傳統(tǒng)的諧振拓撲相比,TEA2017AAT由于采用LLC低功耗模式,在低負載時表現(xiàn)出非常高的效率。此模式在連續(xù)切換(也稱為大功率模式)和間歇模式之間的功率區(qū)域內(nèi)運行。
應用案例:
1、恩智浦聯(lián)合英諾賽科推出150W大功率氮化鎵電源方案,打造大功率性能標桿
恩智浦TEA1716T
恩智浦TEA1716T,是一款具有集成間歇頻率工作模式、符合EuP lot 6的半橋諧振LLC+升壓PFC組合控制器,適用于液晶電視、筆記本適配器、臺式機及一體機電源。
恩智浦TEA1716T詳細資料。
Onsemi安森美
安森美NCP13992
安森美推出了一款LLC半橋諧振的控制器 NCP13992,可直接驅(qū)動納微內(nèi)置驅(qū)動的GaNFast器件,實現(xiàn)更高轉(zhuǎn)換效率和更高的功率密度。
安森美NCP13992采用SO-16無鉛封裝,在適配器中可搭配PFC級,由PFC級將輸入升壓并進行功率因數(shù)校正輸出,NCP13992進行LLC電壓轉(zhuǎn)換。
NCP13992是一款用于半橋諧振轉(zhuǎn)換器的高性能電流模式控制器。此控制器內(nèi)置600V門極驅(qū)動器,簡化布局,減少了外部部件數(shù)量。在需要PFC前級的應用中,NCP13992可輸出驅(qū)動信號控制PFC控制器。
此功能結(jié)合專門的無噪聲跳過模式技術(shù)進一步提高了整個應用的輕負載能效。NCP13992 提供了一套保護功能,可實現(xiàn)在任何應用中的安全運行。其中包括:過載保護、防止硬開關周期的過電流保護、欠電壓檢測、開路光耦合器檢測、自動停滯時間調(diào)節(jié)、過電壓 (OVP) 和高溫 (OTP) 保護。
安森美NCP13992可配合PFC級工作,獲得更高的效率以及輕載空載功耗。同時PFC可根據(jù)負載程度控制。在輕載或故障時可使用動態(tài)自供電技術(shù)保證芯片運行和降低功耗。可用于筆記本適配器、液晶電視、大功率適配器、電腦電源、工業(yè)及醫(yī)療應用和照明應用。
安森美NCL30159
NCL30159是安森美推出的一款電流型控制的LLC控制器,擁有快速的反饋環(huán)反應速度,具有優(yōu)秀的動態(tài)響應表現(xiàn)。
- NCL30159內(nèi)置高壓啟動腳HV腳,可以耐受最大720V的啟動電壓。
- PFCFB腳內(nèi)部內(nèi)置1V電壓基準,檢測PFC部分電壓,用于設置LLC電路的啟動電壓點。SKIP腳內(nèi)置20uA恒流源,外置對地電阻產(chǎn)生電壓與FB電壓比較,用于設置NCL30159進入SKIP模式的負載點。
- LLCCS腳內(nèi)置2.72V(版本不同會有差異)基準,通過外部電容分壓(C15,C16以及R30)檢測諧振電容上電壓,用于實現(xiàn)原邊諧振腔電流大小檢測以及OCP保護。
- PFCMODE腳為電壓輸出端,當VCC電壓高于Vcc_on之后,PFCMODE會有一個穩(wěn)定的電壓輸出(正常工作狀態(tài)時為12V左右),該電壓可以用于給PFC部分控制器VCC腳供電。
Power Integrations
HiperLCS-2
HiperLCS-2 是一款專為半橋 LLC 諧振變換器設計的開關控制 IC,該芯片集成了600 V FREDFET半橋結(jié)構(gòu)和自偏置啟動電路,無需外部偏置電源即能穩(wěn)定工作,大幅簡化系統(tǒng)設計并降低成本。得益于 POWeDIP 封裝,該芯片內(nèi)置電氣絕緣陶瓷導熱墊和充足的爬電距離,可實現(xiàn)<1 °C/W 的熱阻性能,使連續(xù)輸出功率提升至1.65 kW、峰值可達2.5 kW。該系列在50 W及更高功率應用中,可將半橋LLC諧振變換器的元件數(shù)量和電路板面積分別減少30%–60%,并以超過98%的轉(zhuǎn)換效率滿足工業(yè)電源、電動踏板車及戶外電動工具充電器對高功率、高集成度和小型化的需求。
在控制與保護方面,HiperLCS-2 通過集成的 HiperLCS2-SR 次級主控芯片和專利 FluxLink 隔離機制,實現(xiàn)了高速、穩(wěn)定的初次級反饋通信,無需光耦器即可精準控制同步整流,有效降低整流損耗并提升系統(tǒng)響應速度。其內(nèi)置多種突發(fā)工作模式優(yōu)化了輕載與空載效率,徹底消除音頻噪聲并抑制輸出紋波;同時具備完善的過壓、過流、短路和過熱保護功能,可為全密閉設計提供可靠保障,使充電器在灰塵、潮濕或昆蟲侵擾等惡劣環(huán)境中仍能長期穩(wěn)定運行。
Powerforest 力林
力林PF6771
力林科技PF6771這款PFC和雙回授LLC二合一數(shù)字控制器具備出色的性能和多項強大特性,可以滿足250W以下的兩組固定輸出的應用需求。
在雙回授LLC架構(gòu)中,一樣有上下橋的開關,但上下的開關對應的是不同的輸出,以電視系統(tǒng)為例,上橋?qū)氖窍到y(tǒng)12V/5A開關,下橋是背光130V/1A開關,相較于傳統(tǒng)的設計中的上下橋各占50%。PF6771透過上下橋的占空比比率變動達到兩組不同輸出瓦數(shù)的需求,可以減少多一級背光升壓的效率損失以及額外的功率組件,提升效率并節(jié)省成本。
PF6771的PFC運行在BCM模式,且采數(shù)位化的補償設計,無需外部PFC補償網(wǎng)絡,并實現(xiàn)功率因數(shù)和諧波失真的有效補償。LLC功能采用電流模式控制,且有專利設計擁有卓越的交叉調(diào)節(jié)能力。同時,還具備專用引腳用于待機模式控制,提供了靈活性和控制選項。LLC開關做Capacitive Region Protection保護模式,避免上下橋硬開的情形,并有過電壓,過電流短路等完整的保護模式。
PF6771芯片內(nèi)部采用UTP參數(shù)設計,可以讓工程師在參數(shù)調(diào)適過程中直接線上寫入,快速得到參數(shù)調(diào)整后的驗證結(jié)果。芯片本身具備高壓啟動和X電容放電功能,確保可靠的啟動和放電操作。此外,Brown-in/out確保芯片可以正常動作,而低待機功耗則帶來了出色的節(jié)能效果。能夠符合在系統(tǒng)0.1W待機輸出時,待機功耗小于0.3W的要求。
Silergy 矽力杰
矽力杰SY5055
矽力杰SY5055是一顆高度集成的PFC和LLC二合一控制器,將PFC和LLC獨立功能的器件合二為一,減少元件數(shù)量,簡化設計。
矽力杰SY5055采用一顆芯片完成兩顆芯片的功能,SY5055同時輸出PFC和LLC級控制信號。
SY5055支持高壓啟動,集成谷底檢測,PFC級支持欠壓,過壓,過載保護。片內(nèi)集成LLC級半橋驅(qū)動器,集成電流模式控制,具有快速的動態(tài)響應。支持X電容放電,采用緊湊的SOP16封裝,輸出支持過壓保護,欠壓保護,過載保護和過流保護。
1、PFC、LLC控制器合二為一,矽力杰合封芯片SY5055量產(chǎn)
ST意法半導體
意法STNRG011
意法半導體推出了一款數(shù)字控制的PFC+LLC二合一控制器STNRG011,采用SO20封裝,相比傳統(tǒng)兩顆芯片實現(xiàn)的電源方案具有更少的外部器件,更低的空載功耗,更高的輕載效率和動態(tài)響應提升。
意法半導體的STNRG011是一顆數(shù)字化多模式PFC+ST專利time shift控制模式的LLC控制器,內(nèi)置800V高壓啟動電路,內(nèi)置輸入電壓檢測和X電容放電功能,可降低待機功耗。內(nèi)置的PFC控制器支持輸入電壓前饋,THD優(yōu)化以及頻率限制,運行在增強型固定導通時間模式下的臨界模式。
STNRG011內(nèi)置整套的PFC保護,諧振半橋的時間方便控制,支持快速突發(fā)模式的增強型輕載突發(fā)模式,內(nèi)置完整的半橋保護功能。可用于開放式電源、平板電視電源、PC電源和適配器應用。
STNRG011采用SO20封裝,引腳采用區(qū)塊化設計,將高壓和驅(qū)動引腳與采樣引腳分開,便于電路優(yōu)化設計。內(nèi)置8位數(shù)字內(nèi)核控制,內(nèi)置數(shù)字算法和硬件模擬電路,實現(xiàn)高性能和高可靠的電源設計。芯片內(nèi)置ROM存儲器用于存儲算法,參數(shù)可在生產(chǎn)階段存儲在器件存儲器中,實現(xiàn)靈活的功能配置。并支持UART引腳通信,實現(xiàn)監(jiān)控功能,連接外部存儲器或從外部存儲器更新內(nèi)部存儲信息。
TI 德州儀器
德州儀器UCC29950
德州儀器UCC29950是一款PFC和LLC組合控制器,提供了帶有CCM升壓功率因數(shù)校正(PFC)級和LLC變換器級的交流至直流變換器的全面控制功能。該控制器經(jīng)過優(yōu)化,以確保易用性。專有的CCM PFC算法使系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)高效率、更小的變換器尺寸以及高功率因數(shù)。集成的LLC控制器實現(xiàn)了高效的直流至直流轉(zhuǎn)換階段,利用軟開關以降低電磁干擾噪聲。在組合控制器中集成PFC控制和LLC控制,使得控制算法能夠充分利用兩個階段的信息。
UCC29950包括一個啟動控制電路,采用內(nèi)部器件電源管理的耗盡模式MOSFET,從而最小化外部組件要求,并有助于降低系統(tǒng)實施成本。為了進一步降低待機功耗,集成了一個X-Cap放電電路。UCC29950實現(xiàn)了一套完整的系統(tǒng)保護功能,包括交流電線掉電、PFC總線欠壓、PFC和LLC過流以及熱關斷等。
充電頭網(wǎng)總結(jié)
縱觀當下,LLC諧振控制技術(shù)正從單一的高效能量轉(zhuǎn)換解決方案,演進為與PFC深度融合的整體電源管理平臺。在各大半導體廠商紛紛推出LLC控制器與LLC+PFC Combo器件的背景下,我們不難看出,行業(yè)對更高功率密度、更優(yōu)能效及更靈活拓撲支持的迫切需求。
從產(chǎn)業(yè)鏈角度來看,LLC控制器與LLC+PFC Combo芯片的普及,有助于上下游廠商在整體解決方案上實現(xiàn)更深層次的協(xié)同優(yōu)化。上游芯片設計企業(yè)借助高度集成化的設計,能夠降低系統(tǒng)開發(fā)難度和工程風險;中游模組廠商也可借此縮小PCB面積、簡化布局,大幅提升整機功率密度;下游系統(tǒng)集成商則能夠快速交付符合更嚴格能效與EMI標準的電源產(chǎn)品,加速終端應用部署。如此多方共贏的格局,正預示著LLC領域?qū)⒂瓉砀臃睒s的生態(tài)繁衍。
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