產品的性能和功耗一直是人們所關注的焦點,為提高電子產品電源的轉換效率和開關工作頻率,在進行電路設計時,通常會在開關電路部分加入LLC 控制器,起到提高電源轉換效率和瞬態響應速度的作用。
LLC 控制器與傳統的開關控制器相比,LLC 控制器的電源利用率更高,能夠實現功率開關零電壓啟動(ZVS)和零電流關斷(ZCS),從而有效的優化電路架構,提高效率和功率密度,降低電源的開關損耗,多應用于LED開關電源、大功率電源適配器、工業電源等產品中,LLC電路具有低成本、可靠性高、EMI性能良好等特點。在一般的開關電路設計中,LLC電路通常都會與PFC電路一起使用,以減小高壓濾波電容的容量,減小元器件用量、產品體積,提高功率密度。
在產品方面,TI推出了低待機功耗的LLC 控制器,降低用電設備處于待機狀態時的電能流失。MPS推出了LLC控制器和LLC+PFC控制器提高了產品的集成度,有利于簡化電路的設計,方便器件布局。安森美推出的LLC 控制器,在手機快充領域得到了廣泛的應用,并得到了市場的認可。下面將對這三家廠商的產品進行詳細解讀。
TI 低功耗LLC控制器
TI LLC控制器產品有含高壓驅動和不含高壓驅動兩種選擇,并且對功率范圍在100W至1000W的產品進行了優化,降低待機功耗、提升噪聲抗干擾性、延長系統壽命。
UCC256301是一款片上集成了高壓柵極驅動裝置的LLC控制器,這款控制器在設計時就已經規劃好了,如果與PFC電路搭配使用,如何以最少的元器件,搭建出一個完整的電源系統,減少開發工程師的設計投入時間,實現降本增效的目的。通過UCC256301搭建的電源系統無需外置待機功率轉換器即可實現低待機功耗的要求,據TI官方介紹,這一電源系統可實現低于40mW的待機功耗。
為提高UCC256301的負載瞬態響應速度,以及合適的輸入電壓,TI在芯片內加入了混合遲滯控制功能,提高控制器性能,領跑業界其他產品,據TI官方介紹,該控制器與傳統控制器相比,瞬態響應速度提高了近10倍。
通過編程,可對UCC256301的突發功率電平進行調節,還可以根據輸入電壓自動調節,進而提升效率。據TI官方介紹,在負載僅為10%的情況下,可以實現90%的輕載效率。
MPS 多模LLC控制器
為順應電子設備區域小型化的發展趨勢,MPS推出了多模的LLC+PFC控制器,將PFC控制器與LLC控制器,二者集成在同一芯片上,提高了芯片集成度的同時還簡化了外圍電路的設計。
HR1211是MPS今年新推出的多模LLC+PFC控制器,這是一款主要應用于快充電源適配器解決方案的控制器。可通過UART接口對HR1211控制器的工作模式進行切換,同時這一控制器內部片上集成了X電容、PFC驅動、600V半橋LLC驅動等器件,其中X電容可以作為高壓電流源的放電電容,可將產品設計得更緊湊。HR1211通過MPS專有的數字平均電流控制技術,可實現斷續導通和連續導通兩種工作模式的切換。斷續導通模式,在輕負載的工作狀態下,可通過調節,降低開關頻率,提高效率。連續導通模式,在重載的工作狀態下,可降低MOS管的峰值電流,從而增大控制器的負載范圍。
LLC級電流控制模式,具有較高的瞬態響應和穩定性,可通過穩態模式、調頻模式和突發模式,這三種工作模式應對不同的負載狀況,提升系統效率。突發模式在輕載工況下可以降低開關損耗和產生的噪聲。多模式 PFC在輕載狀態下,效率可達80%以上,在待機狀態下,耗能低于100mW。
最值得一提的是,HR1211是一枚數字芯片,可通過接口對系統參數進行配置,并且還能為芯片設置密碼,保護芯片內部數據,在一定程度上,保護了產品設計廠商的知識產權,降低被了PCB抄板的風險。
安森美LLC控制器
安森美的LLC控制器,憑借優秀的轉換效率、穩定的電路系統、精簡的電路設計,受到了眾多終端廠商的認可,也得到了廣泛的應用。
NCP13992是一款高性能的電流模式LLC控制器,片上集成了欠壓輸入功能和600V的門機驅動器。據現有的方案顯示,該芯片可以直接驅動納微的NV6127 氮化鎵功率芯片,從而簡化布局、精簡BOM,同時還具有響應速度快的特點。當該芯片作為PFC前級應用時,可通過內置驅動器直接驅動PFC控制器。為提升系統的輕載能力,芯片內部還集成了無噪聲跳過功能。
在電路系統保護方面,NCP13992為保證電路的穩定工作,以及出現意外時外部電路不受影響,特別在芯片內部集成了過載保護、過流保護、欠壓保護、過壓保護、過溫保護等功能。
結語
LLC控制器的加入,讓電路系統的工作頻率、轉換效率都有不小的提升,開關損耗和產品的體積都得到了一定的縮減。通過LLC+PCF集成的方式,不僅提高了功率因數,還降低了電路設計的復雜性,起到了有效地控制成本的作用。
責任編輯:haq
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原文標題:提高轉換效率的利器,三家國際大廠LCC控制器各有千秋
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