LLC拓撲結(jié)構(gòu)設計要點

在ACDC開關(guān)電源設計過程中，當需要實現(xiàn)高效率設計需求時，工程師往往會考慮LLC諧振半橋拓撲結(jié)構(gòu)。LLC拓撲結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)軟開關(guān)，因此在開關(guān)電源設計尤其是在大功率的開關(guān)電源設計過程中往往具有優(yōu)勢。目前市面上經(jīng)?？梢钥吹降腘CP1399以及NCP13992系列就是安森美(onsemi)LLC拓撲結(jié)構(gòu)控制芯片家族的代表成員。

但是在設計過程中，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拓撲結(jié)構(gòu)本身的特性決定的。因此LLC控制芯片往往會在輕載的時候讓電源進入打嗝模式(SKIP狀態(tài))。

什么時候進入打嗝模式對于LLC諧振半橋設計來說是一個比較艱難的選擇，在負載較大的時候進入打嗝模式，會導致變壓器噪聲等問題，在較小的負載進入打嗝模式又可能會導致輸出電壓不穩(wěn)定等問題。在一些設計場合，比如LED照明電源，相對于輸出電壓和電流的穩(wěn)定性來說，工程師往往不太在意輕載效率和待機功耗等問題，因此希望能在盡量小的負載進入打嗝模式甚至不進入打嗝模式。

目前市面上的LLC拓撲結(jié)構(gòu)電源大部分會在10%負載情況下進入打嗝模式，那么有沒有更多的選擇，能在更低負載情況下進入打嗝模式呢?NCL30159，安森美LLC控制芯片家族的新成員，給出了新的選擇項。

產(chǎn)品方案簡介

01 方案特點

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

使用安森美的最新電流型LLC拓撲結(jié)構(gòu)驅(qū)動芯片NCL30159,在NCP1399和NCP13992的基礎上，增加了原邊恒流功能，并對輕載時候的打嗝工作模式進行了優(yōu)化;

簡易的外部線路，有利于簡化PCB布板工作;

完善的保護：OTP,OVP,OCP等;

02 方案簡易結(jié)構(gòu)框圖

03 應用領(lǐng)域

高PF值，低THD，高效率等應用場合，比如LED照明行業(yè);

方案應用實例

01 方案實物圖

02 典型應用原理圖以及線路介紹

PFC部分使用onsemi的NCL2801產(chǎn)品，SOIC-8封裝，外圍線路簡單。FB腳為輸出電壓采樣信號輸入端，作為反饋信號輸入端的同時還有輸出電壓OVP功能保護。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置BO功能保護。

在設計過程中，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載大小變化時，MOS管開關(guān)過程中的第一個固定跳變CTRL腳的電壓大小，R10取值越大，第一個谷底跳變時的負載就越大。我們推薦使用150Ω或者330Ω電阻，在擁有較好THD表現(xiàn)的同時，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)反應速度，具有優(yōu)秀的動態(tài)響應表現(xiàn)。

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

PFCFB腳內(nèi)部內(nèi)置1V電壓基準，檢測PFC部分電壓，用于設置LLC電路的啟動電壓點。SKIP腳內(nèi)置20uA恒流源，外置對地電阻產(chǎn)生電壓與FB電壓比較，用于設置NCL30159進入SKIP模式的負載點。

LLCCS腳內(nèi)置2.72V(版本不同會有差異)基準，通過外部電容分壓(C15,C16以及R30)檢測諧振電容上電壓，用于實現(xiàn)原邊諧振腔電流大小檢測以及OCP保護。

PFCMODE腳為電壓輸出端，當VCC電壓高于Vcc_on之后，PFCMODE會有一個穩(wěn)定的電壓輸出(正常工作狀態(tài)時為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，極大簡化了LED照明電源副邊反饋線路。

03優(yōu)化打嗝工作模式，更低負載進入打嗝模式

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)

方案應用總結(jié)

作為在市場經(jīng)過驗證的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可和青睞。在此基礎上，NCL30159增加了原邊恒流功能，高壓啟動腳耐壓提升到720V，并且優(yōu)化了輕載時候的打嗝工作模式，使得NCL30159在功能上更加完善，并且極大改善了輕載時候打嗝模式不易調(diào)試的痛點。

審核編輯：湯梓紅