前言

目前,传统反激架构已不能满足高功率适配器的高开关频率、高功率密度、高效率要求。因此,更适合更大功率输出的LLC架构开始引入百瓦大功率电源适配器中,有效提高转换效率、减小体积、便于携带、提高产品竞争力。

另外,由于开关电源中整流后采用大容量的滤波电容,呈现容性负载,在电容充放电时会使电网中产生大量高次谐波,产生污染和干扰,工程师开始在开关电源中引入PFC电路,功率在75-85W以上的开关电源强制要求加入PFC电路以提高功率因数,修正负载特性。

而MPS为应对现今适配器的高效化,小型化趋势,顺势推出多款PFC+LLC combo控制器,助力厂商有效提高产品集成度。接下来充电头网盘点下MPS推出的多款LLC+PFC combo控制器芯片。

MPS LLC+PFC combo控制器

打开网易新闻 查看精彩图片

芯源HR1200

HR1200 在单芯片中集成一个数字 PFC 控制器和一个半桥谐振控制器。它在无负载或超轻载条件下只需要非常低的电量,因此符合欧盟能效认证(EuP)Lot 6 和第 5 版规范的 2 级规范要求。

打开网易新闻 查看精彩图片

HR1200 的 PFC 采用获得专利的平均电流控制方案,可以根据输入电压和输出负载的瞬态条件,在连续导通模式(CCM)和断续导通模式(DCM)下工作。IC 在轻载条件下具有出色的效率和高功率 PF。在连续导通模式下运行时,该控制器可以用于最高 500W、板尺寸限制最少的应用。可以通过 I2C GUI 设置多项参数,以优化 PFC 的性能。编程可以由工厂,或由客户参考详细的用户指南完成。半桥 LLC 变换器可以采用零电压开关(ZVS)实现高效率。

打开网易新闻 查看精彩图片

HR1200 实现自适应死区时间调节(ADTA)功能,所以 LLC 变换器可以在重载到轻载条件下轻松实现 ZVS。此外,HR1200 可以防止 LLC 变换器在容性模式下运行,使其更可靠,更易于设计。HR1200 在 IC 内集成高压(HV)电流源用于启动,因此无需使用传统的启动电阻或外部电路。将 AC 输入移除后,高压电流源也作为 X 电容放电器使用,无需电阻。

芯源HR1203

HR1203 是一款高性能控制器,集成一个先进的数字 PFC 控制器和一个半桥 LLC 谐振控制器。在无负载或超轻载条件下,HR1203 只需低输入供电,因此符合欧盟能效认证(EuP)Lot 6 和第 5 版规范的 2 级规范要求。

打开网易新闻 查看精彩图片

HR1203 的 PFC 采用平均电流控制方案,可以根据输入电压和输出负载的瞬态条件,在连续导通模式(CCM)和断续导通模式(DCM)下工作。

IC 在轻载条件下具有出色的效率和高功率因数(PF)。可以通过 I2C GUI 设置多项参数,以优化 PFC 的性能。编程可以由工厂,或由客户参考详细的用户指南完成。

打开网易新闻 查看精彩图片

半桥 LLC 谐振变换器采用零电压开关(ZVS)实现高效率。HR1203 具有自适应死区时间调节(ADTA)功能,在不同负载条件下都能确保 ZVS。此外,HR1203 可以防止 LLC 变换器在容性模式下运行,使其更可靠,更易于设计。

HR1203 内部集成高压(HV)电流源,可启动上电。将 AC 输入移除后,高压电流源也可作为 X 电容放电器使用。这也有助于减少相关设备的数量,从而在无负载时降低功耗。

为了提高抗扰度,HR1203 采用多个可编程的数字滤波器对关键信号滤波。

全方位保护功能包括过温关断保护、开路保护(OLP)、过流保护(OCP)、过压保护(OVP)和欠压保护/开启。

芯源HR1211

HR1211 是一款集成了CCM/DCM多模式 PFC 和电流模式 LLC 控制的二合一控制器,采用全数字化控制方式,通过 UART 接口实现灵活配置。该芯片通过在不同负载条件下切换工作模式,优化电源效率。

打开网易新闻 查看精彩图片

HR1211 的设计目标是通过针对不同负载条件的独立优化,实现出色的稳定性和快速的响应能力。在轻载情况下,该芯片可提供高效率,空载功耗低至 100mW,帮助系统降低能耗。HR1211 还具备多重保护功能,包括欠压保护、过压保护、过流保护、开路保护和过温保护,确保系统安全可靠运行。此外,HR1211 配备内置高压启动电路,支持高达 250kHz 的可编程开关频率,为不同电源设计提供了灵活性和高效性。

打开网易新闻 查看精彩图片

这款控制器芯片目前已实现大规模出货,并获得客户的一致好评。充电头网此前已对其进行了详细分析与讲解,相关内容可通过以下相关阅读进行查看:

1、MPS推出LLC+PFC单芯片数字氮化镓快充控制器

2、活用MPS数字化的解决方案,成就高效率的电源设计

应用案例:

1、拆解报告:lifeme魅蓝140W 2C1A氮化镓充电器

2、拆解报告:微软Xbox Series X主机255W电源

芯源HR1270

MPS HR1270是HR1211的后续升级型号,同样是一款多模式PFC+LLC控制器,内置省电技术有助于电源设计在整个工作范围内实现最优效率。

打开网易新闻 查看精彩图片

HR1270 PFC控制器同样支持CCM/DCM多模式,高压启动和智能X电容放电,LLC侧同样内置600V半桥驱动器,内部集成自举二极管,工作频率高达500KHz,支持丰富的保护功能。

应用案例:

1、拆解报告:今翔140W 3C1A氮化镓快充充电器

芯源HR1275

HR1275 是一款集成了CrM/DCM的多模式PFC+LLC二合一控制器。该芯片可通过 UART 接口进行配置,根据需求调节参数,优化电源设计。该芯片空载功耗低于 85mW,启动时采用高压电流源,并可通过智能 X 电容器在交流掉电期间进行放电。

打开网易新闻 查看精彩图片

在 PFC 控制方面,HR1275 从轻负载到满负载均可保持高效率,同时具备智能谷值开关技术和输入电容电流补偿功能,减少噪声并提升系统效率。LLC 控制部分采用电流模式控制,支持精确的突发模式进出控制,具备 600V 高侧栅极驱动能力,并具有自适应死区时间调整和电容模式保护。该芯片还具有过温、过流和过功率保护,支持最高 500kHz 的工作频率,适用于高效电源设计

应用案例:

1、拆解报告:魅族PANDAER 120W 3USB-C氮化镓桌面充电插座

2、拆解报告:氘锋150W全能充GaN充电器PA0228

充电头网总结

在消费类产品中,电源要求高效率、小体积、低待机功耗。传统的模拟控制器很难跟上日新月异的变化,MPS的新一代数字电源芯片解决了传统数字电源外围元件复杂、成本高的问题。通过全面数字化控制,这些芯片不仅优化了工作模式的切换,还通过智能算法降低了开关损耗,实现了更高效、更稳定的电源设计。