提高轉(zhuǎn)換效率的利器，三家國際大廠LLC控制器各有千秋

電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/李誠）產(chǎn)品的性能和功耗一直是人們所關(guān)注的焦點(diǎn)，為提高電子產(chǎn)品電源的轉(zhuǎn)換效率和開關(guān)工作頻率，在進(jìn)行電路設(shè)計(jì)時，通常會在開關(guān)電路部分加入LLC 控制器，起到提高電源轉(zhuǎn)換效率和瞬態(tài)響應(yīng)速度的作用。

LLC 控制器與傳統(tǒng)的開關(guān)控制器相比，LLC 控制器的電源利用率更高，能夠?qū)崿F(xiàn)功率開關(guān)零電壓啟動（ZVS）和零電流關(guān)斷（ZCS），從而有效的優(yōu)化電路架構(gòu)，提高效率和功率密度，降低電源的開關(guān)損耗，多應(yīng)用于LED開關(guān)電源、大功率電源適配器、工業(yè)電源等產(chǎn)品中，LLC電路具有低成本、可靠性高、EMI性能良好等特點(diǎn)。在一般的開關(guān)電路設(shè)計(jì)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(chǎn)品體積，提高功率密度。

在產(chǎn)品方面，TI推出了低待機(jī)功耗的LLC 控制器，降低用電設(shè)備處于待機(jī)狀態(tài)時的電能流失。MPS推出了LLC控制器和LLC+PFC控制器提高了產(chǎn)品的集成度，有利于簡化電路的設(shè)計(jì)，方便器件布局。安森美推出的LLC 控制器，在手機(jī)快充領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，并得到了市場的認(rèn)可。下面將對這三家廠商的產(chǎn)品進(jìn)行詳細(xì)解讀。

TI 低功耗LLC控制器

TI LLC控制器產(chǎn)品有含高壓驅(qū)動和不含高壓驅(qū)動兩種選擇，并且對功率范圍在100W至1000W的產(chǎn)品進(jìn)行了優(yōu)化，降低待機(jī)功耗、提升噪聲抗干擾性、延長系統(tǒng)壽命。

UCC256301是一款片上集成了高壓柵極驅(qū)動裝置的LLC控制器，這款控制器在設(shè)計(jì)時就已經(jīng)規(guī)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(tǒng)，減少開發(fā)工程師的設(shè)計(jì)投入時間，實(shí)現(xiàn)降本增效的目的。通過UCC256301搭建的電源系統(tǒng)無需外置待機(jī)功率轉(zhuǎn)換器即可實(shí)現(xiàn)低待機(jī)功耗的要求，據(jù)TI官方介紹，這一電源系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)低于40mW的待機(jī)功耗。

為提高UCC256301的負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)速度，以及合適的輸入電壓，TI在芯片內(nèi)加入了混合遲滯控制功能，提高控制器性能，領(lǐng)跑業(yè)界其他產(chǎn)品，據(jù)TI官方介紹，該控制器與傳統(tǒng)控制器相比，瞬態(tài)響應(yīng)速度提高了近10倍。

通過編程，可對UCC256301的突發(fā)功率電平進(jìn)行調(diào)節(jié)，還可以根據(jù)輸入電壓自動調(diào)節(jié)，進(jìn)而提升效率。據(jù)TI官方介紹，在負(fù)載僅為10%的情況下，可以實(shí)現(xiàn)90%的輕載效率。

MPS 多模LLC控制器

為順應(yīng)電子設(shè)備區(qū)域小型化的發(fā)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(shè)計(jì)。

HR1211是MPS今年新推出的多模LLC+PFC控制器，這是一款主要應(yīng)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(jìn)行切換，同時這一控制器內(nèi)部片上集成了X電容、PFC驅(qū)動、600V半橋LLC驅(qū)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(chǎn)品設(shè)計(jì)得更緊湊。HR1211通過MPS專有的數(shù)字平均電流控制技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)斷續(xù)導(dǎo)通和連續(xù)導(dǎo)通兩種工作模式的切換。斷續(xù)導(dǎo)通模式，在輕負(fù)載的工作狀態(tài)下，可通過調(diào)節(jié)，降低開關(guān)頻率，提高效率。連續(xù)導(dǎo)通模式，在重載的工作狀態(tài)下，可降低MOS管的峰值電流，從而增大控制器的負(fù)載范圍。

LLC級電流控制模式，具有較高的瞬態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)定性，可通過穩(wěn)態(tài)模式、調(diào)頻模式和突發(fā)模式，這三種工作模式應(yīng)對不同的負(fù)載狀況，提升系統(tǒng)效率。突發(fā)模式在輕載工況下可以降低開關(guān)損耗和產(chǎn)生的噪聲。多模式 PFC在輕載狀態(tài)下，效率可達(dá)80%以上，在待機(jī)狀態(tài)下，耗能低于100mW。

最值得一提的是，HR1211是一枚數(shù)字芯片，可通過接口對系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行配置，并且還能為芯片設(shè)置密碼，保護(hù)芯片內(nèi)部數(shù)據(jù)，在一定程度上，保護(hù)了產(chǎn)品設(shè)計(jì)廠商的知識產(chǎn)權(quán)，降低被了PCB抄板的風(fēng)險。

安森美LLC控制器

安森美的LLC控制器，憑借優(yōu)秀的轉(zhuǎn)換效率、穩(wěn)定的電路系統(tǒng)、精簡的電路設(shè)計(jì)，受到了眾多終端廠商的認(rèn)可，也得到了廣泛的應(yīng)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(jī)驅(qū)動器。據(jù)現(xiàn)有的方案顯示，該芯片可以直接驅(qū)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(yīng)速度快的特點(diǎn)。當(dāng)該芯片作為PFC前級應(yīng)用時，可通過內(nèi)置驅(qū)動器直接驅(qū)動PFC控制器。為提升系統(tǒng)的輕載能力，芯片內(nèi)部還集成了無噪聲跳過功能。

在電路系統(tǒng)保護(hù)方面，NCP13992為保證電路的穩(wěn)定工作，以及出現(xiàn)意外時外部電路不受影響，特別在芯片內(nèi)部集成了過載保護(hù)、過流保護(hù)、欠壓保護(hù)、過壓保護(hù)、過溫保護(hù)等功能。

結(jié)語

LLC控制器的加入，讓電路系統(tǒng)的工作頻率、轉(zhuǎn)換效率都有不小的提升，開關(guān)損耗和產(chǎn)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(shù)，還降低了電路設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，起到了有效地控制成本的作用。