LLC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

在ACDC開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)過(guò)程中，當(dāng)需要實(shí)現(xiàn)高效率設(shè)計(jì)需求時(shí)，工程師往往會(huì)考慮LLC諧振半橋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。LLC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)軟開(kāi)關(guān)，因此在開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)尤其是在大功率的開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)過(guò)程中往往具有優(yōu)勢(shì)。目前市面上經(jīng)常可以看到的NCP1399以及NCP13992系列就是安森美(onsemi)LLC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)控制芯片家族的代表成員。

但是在設(shè)計(jì)過(guò)程中，工程師發(fā)現(xiàn)在輕載情況下LLC諧振電路工作狀態(tài)總是不容易穩(wěn)定。這是由于LLC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)本身的特性決定的。因此LLC控制芯片往往會(huì)在輕載的時(shí)候讓電源進(jìn)入打嗝模式(SKIP狀態(tài))。

什么時(shí)候進(jìn)入打嗝模式對(duì)于LLC諧振半橋設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)是一個(gè)比較艱難的選擇，在負(fù)載較大的時(shí)候進(jìn)入打嗝模式，會(huì)導(dǎo)致變壓器噪聲等問(wèn)題，在較小的負(fù)載進(jìn)入打嗝模式又可能會(huì)導(dǎo)致輸出電壓不穩(wěn)定等問(wèn)題。在一些設(shè)計(jì)場(chǎng)合，比如LED照明電源，相對(duì)于輸出電壓和電流的穩(wěn)定性來(lái)說(shuō)，工程師往往不太在意輕載效率和待機(jī)功耗等問(wèn)題，因此希望能在盡量小的負(fù)載進(jìn)入打嗝模式甚至不進(jìn)入打嗝模式。

目前市面上的LLC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)電源大部分會(huì)在10%負(fù)載情況下進(jìn)入打嗝模式，那么有沒(méi)有更多的選擇，能在更低負(fù)載情況下進(jìn)入打嗝模式呢?NCL30159，安森美LLC控制芯片家族的新成員，給出了新的選擇項(xiàng)。

產(chǎn)品方案簡(jiǎn)介

01 方案特點(diǎn)

使用onsemi臨界模式的電流型PFC控制器NCL2801，內(nèi)部集成谷底開(kāi)通技術(shù)，在具備優(yōu)良的THD和PF值性能基礎(chǔ)上，還擁有優(yōu)秀的效率表現(xiàn);

使用安森美的最新電流型LLC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)芯片NCL30159,在NCP1399和NCP13992的基礎(chǔ)上，增加了原邊恒流功能，并對(duì)輕載時(shí)候的打嗝工作模式進(jìn)行了優(yōu)化;

簡(jiǎn)易的外部線(xiàn)路，有利于簡(jiǎn)化PCB布板工作;

完善的保護(hù)：OTP,OVP,OCP等;

02 方案簡(jiǎn)易結(jié)構(gòu)框圖

03 應(yīng)用領(lǐng)域

高PF值，低THD，高效率等應(yīng)用場(chǎng)合，比如LED照明行業(yè);

方案應(yīng)用實(shí)例

01 方案實(shí)物圖

02 典型應(yīng)用原理圖以及線(xiàn)路介紹

PFC部分使用onsemi的NCL2801產(chǎn)品，SOIC-8封裝，外圍線(xiàn)路簡(jiǎn)單。FB腳為輸出電壓采樣信號(hào)輸入端，作為反饋信號(hào)輸入端的同時(shí)還有輸出電壓OVP功能保護(hù)。MULT腳外置電阻分壓，采樣輸入AC電壓，用于判定輸入電壓范圍以及設(shè)置BO功能保護(hù)。

在設(shè)計(jì)過(guò)程中，還需要注意CS腳外部電阻(R10)的取值：R10阻值固定為4檔，分別是150Ω，330Ω，620Ω以及1000Ω。R10的取值大小決定了負(fù)載大小變化時(shí)，MOS管開(kāi)關(guān)過(guò)程中的第一個(gè)固定跳變CTRL腳的電壓大小，R10取值越大，第一個(gè)谷底跳變時(shí)的負(fù)載就越大。我們推薦使用150Ω或者330Ω電阻，在擁有較好THD表現(xiàn)的同時(shí)，也有較好的效率表現(xiàn)。

LLC部分使用安森美的最新LLC結(jié)構(gòu)控制芯片NCL30159，SOIC-16封裝。作為電流型控制的LLC控制器，擁有快速的反饋環(huán)反應(yīng)速度，具有優(yōu)秀的動(dòng)態(tài)響應(yīng)表現(xiàn)。

NCL30159內(nèi)置高壓啟動(dòng)腳HV腳，可以耐受最大720V的啟動(dòng)電壓。

PFCFB腳內(nèi)部?jī)?nèi)置1V電壓基準(zhǔn)，檢測(cè)PFC部分電壓，用于設(shè)置LLC電路的啟動(dòng)電壓點(diǎn)。SKIP腳內(nèi)置20uA恒流源，外置對(duì)地電阻產(chǎn)生電壓與FB電壓比較，用于設(shè)置NCL30159進(jìn)入SKIP模式的負(fù)載點(diǎn)。

LLCCS腳內(nèi)置2.72V(版本不同會(huì)有差異)基準(zhǔn)，通過(guò)外部電容分壓(C15,C16以及R30)檢測(cè)諧振電容上電壓，用于實(shí)現(xiàn)原邊諧振腔電流大小檢測(cè)以及OCP保護(hù)。

PFCMODE腳為電壓輸出端，當(dāng)VCC電壓高于Vcc_on之后，PFCMODE會(huì)有一個(gè)穩(wěn)定的電壓輸出(正常工作狀態(tài)時(shí)為12V左右)，該電壓可以用于給PFC部分控制器VCC腳供電。

反饋環(huán)路電路使用onsemi新發(fā)布的芯片產(chǎn)品NCL38046。該產(chǎn)品SO-8封裝，內(nèi)部集成CC/CV反饋功能，并且內(nèi)置PWM調(diào)光和模擬調(diào)光功能，極大簡(jiǎn)化了LED照明電源副邊反饋線(xiàn)路。

03優(yōu)化打嗝工作模式，更低負(fù)載進(jìn)入打嗝模式

04 優(yōu)秀的調(diào)光精度和效率表現(xiàn)

05 優(yōu)秀的PF值和THD表現(xiàn)

方案應(yīng)用總結(jié)

作為在市場(chǎng)經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的PFC和LLC控制器，NCL2801、NCP1399和NCP13992以其優(yōu)秀的表現(xiàn)贏得了非常多電源工程師的認(rèn)可和青睞。在此基礎(chǔ)上，NCL30159增加了原邊恒流功能，高壓?jiǎn)?dòng)腳耐壓提升到720V，并且優(yōu)化了輕載時(shí)候的打嗝工作模式，使得NCL30159在功能上更加完善，并且極大改善了輕載時(shí)候打嗝模式不易調(diào)試的痛點(diǎn)。

審核編輯：湯梓紅