提高转换效率的利器，三家国际大厂LLC控制器各有千秋

电子发烧友网报道（文/李诚）产品的性能和功耗一直是人们所关注的焦点，为提高电子产品电源的转换效率和开关工作频率，在进行电路设计时，通常会在开关电路部分加入LLC 控制器，起到提高电源转换效率和瞬态响应速度的作用。
 
LLC 控制器与传统的开关控制器相比，LLC 控制器的电源利用率更高，能够实现功率开关零电压启动（ZVS）和零电流关断（ZCS），从而有效的优化电路架构，提高效率和功率密度，降低电源的开关损耗，多应用于LED开关电源、大功率电源适配器、工业电源等产品中，LLC电路具有低成本、可靠性高、EMI性能良好等特点。在一般的开关电路设计中，LLC电路通常都会与PFC电路一起使用，以减小高压滤波电容的容量，减小元器件用量、产品体积，提高功率密度。
 
在产品方面，TI推出了低待机功耗的LLC 控制器，降低用电设备处于待机状态时的电能流失。MPS推出了LLC控制器和LLC+PFC控制器提高了产品的集成度，有利于简化电路的设计，方便器件布局。安森美推出的LLC 控制器，在手机快充领域得到了广泛的应用，并得到了市场的认可。下面将对这三家厂商的产品进行详细解读。
 
TI 低功耗LLC控制器
 
TI LLC控制器产品有含高压驱动和不含高压驱动两种选择，并且对功率范围在100W至1000W的产品进行了优化，降低待机功耗、提升噪声抗干扰性、延长系统寿命。

 
 
图源：TI

 
UCC256301是一款片上集成了高压栅极驱动装置的LLC控制器，这款控制器在设计时就已经规划好了，如果与PFC电路搭配使用，如何以最少的元器件，搭建出一个完整的电源系统，减少开发工程师的设计投入时间，实现降本增效的目的。通过UCC256301搭建的电源系统无需外置待机功率转换器即可实现低待机功耗的要求，据TI官方介绍，这一电源系统可实现低于40mW的待机功耗。
 
为提高UCC256301的负载瞬态响应速度，以及合适的输入电压，TI在芯片内加入了混合迟滞控制功能，提高控制器性能，领跑业界其他产品，据TI官方介绍，该控制器与传统控制器相比，瞬态响应速度提高了近10倍。
 
通过编程，可对UCC256301的突发功率电平进行调节，还可以根据输入电压自动调节，进而提升效率。据TI官方介绍，在负载仅为10%的情况下，可以实现90%的轻载效率。
 
MPS 多模LLC控制器
 
为顺应电子设备区域小型化的发展趋势，MPS推出了多模的LLC+PFC控制器，将PFC控制器与LLC控制器，二者集成在同一芯片上，提高了芯片集成度的同时还简化了外围电路的设计。
 

 
 
图源：MPS

 
HR1211是MPS今年新推出的多模LLC+PFC控制器，这是一款主要应用于快充电源适配器解决方案的控制器。可通过UART接口对HR1211控制器的工作模式进行切换，同时这一控制器内部片上集成了X电容、PFC驱动、600V半桥LLC驱动等器件，其中X电容可以作为高压电流源的放电电容，可将产品设计得更紧凑。HR1211通过MPS专有的数字平均电流控制技术，可实现断续导通和连续导通两种工作模式的切换。断续导通模式，在轻负载的工作状态下，可通过调节，降低开关频率，提高效率。连续导通模式，在重载的工作状态下，可降低MOS管的峰值电流，从而增大控制器的负载范围。
 
LLC级电流控制模式，具有较高的瞬态响应和稳定性，可通过稳态模式、调频模式和突发模式，这三种工作模式应对不同的负载状况，提升系统效率。突发模式在轻载工况下可以降低开关损耗和产生的噪声。多模式 PFC在轻载状态下，效率可达80%以上，在待机状态下，耗能低于100mW。
 
最值得一提的是，HR1211是一枚数字芯片，可通过接口对系统参数进行配置，并且还能为芯片设置密码，保护芯片内部数据，在一定程度上，保护了产品设计厂商的知识产权，降低被了PCB抄板的风险。
 
安森美LLC控制器
 
安森美的LLC控制器，凭借优秀的转换效率、稳定的电路系统、精简的电路设计，受到了众多终端厂商的认可，也得到了广泛的应用。
 

 
 
图源：安森美

 
NCP13992是一款高性能的电流模式LLC控制器，片上集成了欠压输入功能和600V的门机驱动器。据现有的方案显示，该芯片可以直接驱动纳微的NV6127 氮化镓功率芯片，从而简化布局、精简BOM，同时还具有响应速度快的特点。当该芯片作为PFC前级应用时，可通过内置驱动器直接驱动PFC控制器。为提升系统的轻载能力，芯片内部还集成了无噪声跳过功能。
 
在电路系统保护方面，NCP13992为保证电路的稳定工作，以及出现意外时外部电路不受影响，特别在芯片内部集成了过载保护、过流保护、欠压保护、过压保护、过温保护等功能。
 
结语
 
LLC控制器的加入，让电路系统的工作频率、转换效率都有不小的提升，开关损耗和产品的体积都得到了一定的缩减。通过LLC+PCF集成的方式，不仅提高了功率因数，还降低了电路设计的复杂性，起到了有效地控制成本的作用。