茂睿芯推出一款240W高性能PFC+LLC相關(guān)大功率電源解決方案

一、背景

隨著設(shè)備智能化程度的提高，以及對(duì)能耗更加苛刻的要求，對(duì)于高效大功率電源系統(tǒng)的需求越來(lái)越多。為此，茂睿芯陸續(xù)推出了PFC、LLC、LLC SR相關(guān)大功率電源解決方案，覆蓋100-2000W的模擬電源系統(tǒng)，滿(mǎn)足用戶(hù)對(duì)大功率電源系統(tǒng)日益增長(zhǎng)的需求。為了充分降低客戶(hù)的設(shè)計(jì)難度，節(jié)省調(diào)試時(shí)間，茂睿芯推出了240W的全國(guó)產(chǎn)電源參考設(shè)計(jì)，以便客戶(hù)參考。

高頻化、高效率、高功率密度已成為當(dāng)前開(kāi)關(guān)電源技術(shù)發(fā)展的主流趨勢(shì)，雖然開(kāi)關(guān)頻率增加能縮小磁性元件體積，但也會(huì)產(chǎn)生各種新的問(wèn)題。開(kāi)關(guān)損耗隨著開(kāi)關(guān)頻率的增加成比例地上升、功率器件的運(yùn)行軌跡超出安全工作區(qū)（SOA），不利于器件可靠性、過(guò)高的di/dt和dv/dt將產(chǎn)生嚴(yán)重的電磁干擾（EMI），而軟開(kāi)關(guān)技術(shù)的出現(xiàn)，可以有效降低開(kāi)關(guān)損耗、減小功率器件應(yīng)力以及改善電源效率。

二、茂睿芯 240W高性能電源板

MK2562+MK2189+MK1620的 240W 電源演示板

為使讀者更加清晰了解我們的大功率高性能電源解決方案，我司特推出了PFC（MK2562)+LLC(MK2189)+SR(MK1620)全套方案-240W 高性能電源板，它具有高PF、低THD、高頻高效率、低器件應(yīng)力等特點(diǎn)，適用于工業(yè)電源、LED驅(qū)動(dòng)、服務(wù)器及TV等應(yīng)用場(chǎng)景。

典型應(yīng)用框圖

三、產(chǎn)品特點(diǎn)

1、CrM PFC 控制器 MK2562

MK2562 封裝圖

MK2562 系列產(chǎn)品一覽表

1.1 MK2562產(chǎn)品特點(diǎn)

超低的THD

完善的保護(hù)功能

擁有BI/BO與動(dòng)態(tài)OVP保護(hù)，保障系統(tǒng)連續(xù)工作的同時(shí)及時(shí)響應(yīng)保護(hù)從而提高系統(tǒng)可靠性

低靜態(tài)電流與啟動(dòng)電流：20uA@12V Vcc

低啟機(jī)噪聲、應(yīng)力

1.2MK2562 引腳功能說(shuō)明

MK2562 引腳說(shuō)明表

2、LLC控制器 MK2189

MK2189 封裝圖

2.1 MK2189 產(chǎn)品特點(diǎn)

VCC支持26Vmax在-40~125℃工作條件

死區(qū)可調(diào)，可編程死區(qū)時(shí)間

Burst頻率可選

可編程軟起動(dòng)

優(yōu)化啟機(jī)序列，降低啟機(jī)應(yīng)力

2.2 MK2189 引腳功能說(shuō)明

MK2189 引腳說(shuō)明表

3、雙通道 LLC SR控制器 MK1620

MK1620 封裝圖

3.1 MK1620 產(chǎn)品特點(diǎn)

寬Vcc供電電壓4.7~38V

超低靜態(tài)電流<75uA

雙通道獨(dú)立差分采樣

高效率自適應(yīng)啟動(dòng)控制策略

雙通道互鎖機(jī)制

防DCM ringing 振鈴誤觸

10 ns超快關(guān)斷傳輸延時(shí)

2.5A max下拉電流

3.2 MK1620 引腳功能說(shuō)明

MK1620 引腳說(shuō)明表

四、應(yīng)用領(lǐng)域

五、應(yīng)用性能

1、整機(jī)效率

MK2562+MK2189+MK1620效率測(cè)試表

MK2562+MK2189+MK1620效率與輸出負(fù)載關(guān)系圖

MK2562+MK2189+MK1620功率因數(shù)與輸出負(fù)載關(guān)系圖

MK2562+MK2189+MK1620諧波與輸出負(fù)載關(guān)系圖

2、整機(jī)待機(jī)功耗

MK2562+MK2189+MK1620待機(jī)功耗表

MK2562+MK2189+MK1620待機(jī)功耗圖

3、輸出紋波

MK2562+MK2189+MK1620輸出紋波表

MK2562+MK2189+MK1620輸出紋波圖

4、動(dòng)態(tài)測(cè)試

MK2562+MK2189+MK1620動(dòng)態(tài)表+圖

5、關(guān)鍵器件應(yīng)力

5.1 PFC MK2562 MOS啟機(jī)應(yīng)力

MK2562 啟機(jī)波形圖

5.2 LLC MK2189 啟機(jī)應(yīng)力

LLC 啟動(dòng)初始，系統(tǒng)開(kāi)環(huán)工作，若直接以較低的開(kāi)關(guān)頻率工作，會(huì)造成諧振腔電流過(guò)沖，嚴(yán)重時(shí)可能損壞功率器件。MK2189擁有軟啟時(shí)間配置功能，通過(guò)設(shè)置 SS 管腳并聯(lián)電容，調(diào)節(jié)軟啟工作時(shí)間；啟動(dòng)時(shí)，芯片給 SS 電容充電，隨 SS 管腳電壓上升，開(kāi)關(guān)頻率逐漸降低，實(shí)現(xiàn)軟啟保護(hù)功能，可有效降低啟機(jī)諧振腔電流應(yīng)力。

MK2189 可編程軟起圖

MK2189 軟啟波形圖

5.3 優(yōu)化啟機(jī)序列

優(yōu)化后的啟機(jī)序列使得在瞬態(tài)下?lián)碛蟹浅５偷碾娏骷半妷簯?yīng)力，使得變壓器、諧振電感設(shè)計(jì)功率器件擁有充足得余量，選型上成本更具優(yōu)勢(shì)，更加從容。

MK2189 LLC不對(duì)稱(chēng)啟機(jī)減小啟機(jī)電流波形圖

MK2189滿(mǎn)載12A穩(wěn)態(tài)工作下的上、下管電壓及諧振電流波形圖

另外MK2189D的DT引腳提供了死區(qū)時(shí)間可調(diào)功能，在不用的應(yīng)用條件下，可以調(diào)整電阻R 對(duì)死區(qū)時(shí)間進(jìn)行編程。

MK2189D 死區(qū)時(shí)間編程曲線

5.4 LLC同步整流MK1620

啟機(jī)時(shí)，Gate下拉將Vgs鉗位在一個(gè)較低的電壓（720mV）防止Vgs被Vdg帶起導(dǎo)致MOS誤導(dǎo)通。

MK1620啟機(jī)驅(qū)動(dòng)鉗位圖

開(kāi)通時(shí)，快速建立驅(qū)動(dòng)，關(guān)斷時(shí)，2.5A的下拉電流在極短的時(shí)間內(nèi)關(guān)斷MOS。

MK1620靜態(tài)驅(qū)動(dòng)、下拉電流圖

MK1620滿(mǎn)載下SR MOS的Vds電壓應(yīng)力圖

MK1620滿(mǎn)載下SR MOS的穩(wěn)態(tài)應(yīng)力

6、雷擊浪涌能力

整機(jī)通過(guò)共模6KV、差模4KV雷擊浪涌測(cè)試。

MK2562+MK2189+MK1620雷擊浪涌波形

六、DEMOBOM

MK2562+MK2189+MK1620 材料清單

七、原理圖

MK2562+MK2189+MK1620原理圖

MK2562+MK2189+MK1620PCBlayout 圖

八、DEMO 磁性材料

1、PFC 電感規(guī)格書(shū)

2、LLC 諧振電感規(guī)格書(shū)

3、LLC 變壓器規(guī)格書(shū)

九、設(shè)計(jì)工具介紹

1、PFC MK2562計(jì)算表格

2、LLC MK2189計(jì)算

3、SR MK1620計(jì)算工具

PFC（MK2562)+LLC(MK2189)+SR(MK1620)這一集成方案不僅在電源轉(zhuǎn)換效率、電壓穩(wěn)定性和功率因數(shù)校正方面表現(xiàn)出色，還具備出色的抗干擾能力，能有效提升了整體系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，助力國(guó)產(chǎn)新能源新基建！

審核編輯：劉清