省掉 15 颗料！集成 600V 高压驱动的 LLC 控制器 LP9961：120W 电源设计实测

LP9961 是国产高集成度 LLC 控制器的代表性产品，通过内置 600V 半桥驱动省去了外置驱动 IC、隔离变压器等 15 颗以上元器件，单台 BOM 成本降低 15%-25%，PCB 面积缩小 20%-30%。其自适应死区控制、三级过流保护和改进型容性区规避技术，解决了传统 LLC 方案轻载效率低、开机易炸管、调试复杂等痛点，最佳适配 30W-300W 功率段，是 TV 电源、LED 照明、PC 适配器等场景的高性价比国产替代方案。

引言

LLC 谐振拓扑凭借高效率、低 EMI、高功率密度等优势，已成为中大功率 AC-DC 电源的主流方案，广泛应用于 TV 电源、LED 照明、PC 适配器等领域。但传统分立 LLC 方案存在外置高压驱动电路复杂、BOM 成本高、轻载效率低、待机功耗大、容性区易硬开关损坏功率管等痛点，成为电源工程师设计中的核心难点。

深圳市芯茂微电子推出的 LP9961 是一款全集成高压半桥驱动的 LLC 谐振控制器，内部集成 600V 高压栅极驱动、高压启动、13V LDO 供电及多重保护机制，可大幅简化外围电路设计，同时通过自适应死区控制、可编程突发模式等技术，实现全负载段的高效率与低待机功耗，为 LLC 电源设计提供了高性价比的一体化解决方案。

一、LP9961 核心特性与竞品对标

1.1 核心特性速览

LP9961 采用 SOP16 封装，核心参数与功能直击传统 LLC 方案痛点，关键特性如下：

全集成 600V 高压半桥驱动：无需外置驱动 IC 与隔离元件，外围电路极简

自适应死区时间控制：实时检测半桥电压斜率，实现零电压开关 (ZVS)，全负载效率提升 1%-2%

可编程突发模式：外部可配置轻载进入阈值，空载待机功耗 < 100mW，满足欧盟 CoC V5 Tier 2、中国六级能效

宽工作频率范围：35KHz~1MHz，适配不同功率等级与磁性元件设计

内置高压启动与 13V LDO：可直接为外部 PFC 控制器供电，简化系统供电架构

完善的保护体系：输入欠压 / 过压、输出过压、三级过流、过温保护及改进型容性区规避

上电谐振电容放电功能：避免开机时谐振电容残留电荷导致的功率管冲击损坏

1.2 与传统分立方案及主流竞品对比

LP9961 与传统分立方案、主流集成方案对比

对比维度	传统分立方案(LLC 控制器 + 驱动 IC + 隔离变压器)	ST L6599	安森美 NCP1399	LP9961
高压驱动集成度	无，需外置驱动 IC + 隔离变压器	集成 600V 驱动	集成 600V 驱动	集成 600V 驱动
外围元器件数量	约 45-50 颗	约 35-40 颗	约 32-37 颗	约 30-35 颗
单台 BOM 成本 (120W)	约 18-22 元	约 15-18 元	约 16-19 元	约 13-16 元
PCB 面积占比	100%	约 85%	约 80%	约 70%
死区控制方式	固定死区	固定死区	自适应死区	自适应死区
待机功耗	约 300-500mW	约 150-200mW	约 100-150mW	<100mW
容性区规避	无	基础版	标准版	改进版
内置 LDO 输出	无	无	无	13V/160mA

二、型号选型指南

LP9961 提供两个版本，针对不同输入电压范围优化，选型对照表如下：

型号	BO 启动电压 (V)	BO 停止电压 (V)	BO 过压保护 (V)	推荐应用场景
LP9961AA	3.0	2.2	无	窄输入电压 (176-265VAC)如：PC 适配器、TV 电源
LP9961AB	2.35	1.8	4.0	宽输入电压 (85-265VAC)如：LED 照明、工业电源

三、关键功能与设计核心要点

3.1 高压启动与谐振电容放电：解决开机可靠性难题

传统 LLC 方案开机时，谐振电容残留电荷会导致首次开通低压管时产生大电流冲击，极易损坏功率 MOS 管。LP9961 通过两项技术彻底解决该问题：

分级高压启动：VCC 低于 1.0V 时采用 0.4mA 小电流充电，防止 VCC 短路损坏芯片；VCC 高于 1.0V 后切换为 10mA 大电流快速充电，VCC 达到 16.5V 时关闭高压充电通路，正常工作后由辅助绕组供电，待机漏电流仅 50μA。

谐振电容自动放电：每次重启时，通过 HS 引脚以 10mA 小电流对谐振电容放电，直至 HS 电压低于 21V 后才允许开启低压管，完全避免开机冲击。

3.2 软启动与突发模式：LL/SS 引脚的双重功能

LL/SS 引脚是 LP9961 的核心控制引脚，同时实现软启动与突发模式阈值编程：

软启动控制：内部 36μA 恒定电流对外接电容充电，通过电容值调节软启动时间，满负载下软启动时间计算公式为：

异常状态下（如进入容性区），内部 250Ω 下拉电阻强制拉低该引脚电压，提升开关频率以脱离危险区域。

突发模式阈值编程：软启动结束后，该引脚用于设置轻载进入突发模式的阈值，且内置输入线电压补偿，确保不同输入电压下突发模式对应的输出功率一致。阈值计算公式为：

其中 R_{LLinternal}为内部 100kΩ 固定电阻 ，V_{RVCC}为 13V 内置 LDO 输出。

3.3 自适应死区时间控制：效率提升的核心

传统 LLC 方案采用固定死区设计，为覆盖所有工况需预留大量余量，导致死区时间过长，体二极管导通损耗增加，系统效率降低 1%-2%。

LP9961 通过实时检测 HB 引脚的 dV/dt 斜率实现自适应死区调节：当低压管关断后，检测 HS 电压上升斜率，当斜率降至 - 0.1V/ns 以下时，判定体二极管已导通，此时开启高压管；反之亦然。该技术可将死区时间精准控制在 100-1000ns 范围内，确保全负载段实现 ZVS，最大化系统效率。

3.4 三级过流保护与容性区规避：全方位系统保护

LP9961 设计了三级差异化过流保护机制，适配不同故障场景，所有保护触发后均进入 2s 打嗝重启模式：

OCP1 峰值过流保护：软启动结束后阈值 4.0V，连续 4 个周期触发即进入保护，响应速度最快，用于短路等严重故障；

OCP2 平均过流保护：阈值 0.60V，持续 2ms 触发，用于中度过载；

OCP3 轻度过载保护：阈值 0.40V，持续 50ms 触发，用于长时间轻度过载。

同时，通过谐振电流极性检测实现改进型容性区规避：一旦检测到电流极性异常（谐振电流滞后于电压），立即推迟下一次开关动作并提升频率，直至脱离容性区，彻底避免硬开关损坏功率管。

四、120W (12V/10A) 适配器完整设计示例

以最常见的 12V/10A 笔记本适配器为例，输入电压范围 176-265VAC，输出 12V/10A，谐振频率 100kHz，完整参数计算与实测验证如下：

4.1 基础参数设定

4.2 核心参数计算

4.3 实选元器件型号

谐振电容：36nF/1000V C0G 陶瓷电容

谐振电感：70μH/5A

变压器：匝比 13:1，磁芯 EE28

功率 MOS：650V/10A N 沟道 MOS 管

输出二极管：100V/20A 肖特基二极管

4.4 实测性能验证

基于上述参数完成的 120W 适配器原型机，230VAC 输入下实测关键性能指标如下：

全负载效率：25% 负载 93.5%、50% 负载 94.2%、75% 负载 94.0%、100% 负载 93.8%，相比传统固定死区方案平均提升 1.2%

待机功耗：空载待机功耗 78mW，满足欧盟 CoC V5 Tier 2 及中国六级能效要求

开关特性：全负载范围内实现 ZVS，死区时间自适应调节范围 120-850ns，无硬开关现象

保护特性：110% 过载准确触发 OCP2 保护，输出短路触发 OCP1 保护，2s 后自动打嗝重启

五、LLC 核心参数快速参考

为方便快速设计，整理 LP9961 系统设计核心经验值与关键选型公式如下：

六、调试步骤与常见故障排查

6.1 标准调试步骤

1.空载调试阶段

断开主功率回路，仅给芯片供电，测量 VCC 电压是否稳定在 15-18V，RVCC 电压是否稳定在 12-14V

测量 HO、LO 引脚是否有正常的驱动波形，频率是否符合设计值

验证高压启动功能：断开辅助绕组供电，测量 VCC 是否能正常充电至 16.5V 并启动

2.软启动调试阶段

接入主功率回路，空载上电，测量输出电压是否缓慢上升至标称值

调整软启动电容值，使软启动时间控制在 100-500ms 范围内

验证谐振电容放电功能：断电后测量 HS 引脚电压是否缓慢下降至 21V 以下

3.带载调试阶段

逐步增加负载至 50%，测量全负载效率，验证 ZVS 波形

调整 OCP 保护阈值，使 110% 过载时触发保护

调整突发模式阈值，使 10% 负载时进入突发模式，验证待机功耗

6.2 常见故障排查表

七、PCB 设计避坑指南

LLC 电源的性能与可靠性高度依赖 PCB 布局，LP9961 的 PCB 设计需重点关注以下要点，其中标注⚠️的为绝对不能犯的致命错误：

1.电源引脚旁路

VCC 引脚就近放置 2.2μF 陶瓷电容，引脚与电容距离≤5mm

RVCC 引脚放置 4.7μF+0.1μF 陶瓷电容，⚠️ 容量必须至少为自举电容的 5 倍

自举电容最小 0.1μF，需紧贴 HB 与 HS 引脚，引脚与电容距离≤3mm

2.接地处理

GND 引脚周围大面积覆铜，功率地与信号地单点连接

高压地与低压地分开布线，避免地电位差干扰

3.检测引脚布局

BO、ISNS、DET、VSNS 引脚的滤波电容需紧贴引脚

VSNS 与 ISNS 推荐使用 C0G/NP0 陶瓷电容或薄膜电容，保证低失真

4.高压走线

⚠️ 禁止在 HV 引脚接任何电容，否则会导致高压启动失效甚至芯片烧毁

HV、HB、HS 引脚走线需保持≥2mm/100V 的爬电距离

HV 引脚寄生电容需控制在 60pF 以内，走线长度≤10mm，避免大面积覆铜

5.敏感走线

FB 反馈走线尽量短且远离高压走线，采用屏蔽布线

驱动走线（HO、LO）长度≤50mm，避免与高压走线平行

八、典型应用场景

LP9961 最佳适配 30W-300W 功率段，可广泛应用于以下领域：

TV 开关电源：100-200W，适配 32~65 英寸电视电源，满足能效等级要求；

LED 照明驱动：50-150W，大功率 LED 路灯、工矿灯电源，实现高功率因数与低谐波；

AC-DC 适配器：65-240W，笔记本电脑、显示器适配器，兼顾轻载效率与待机功耗；

PC 电源：150-300W，ATX 电源的 LLC 主功率级，配合 PFC 控制器实现金牌及以上能效。

结尾

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本文基于芯茂微官方 LP9961 datasheet Rev1.4 版本整理，原创技术分享，转载请注明出处。

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审核编辑 黄宇