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新國标48V大功率充電器LLC控制器彙總,推動電動自行車發展

作者:充電頭網

前言

LLC控制器是一種專用于LLC諧振變換器的控制晶片,通過諧振電感和電容的精确配合,實作零電壓開關(ZVS)或零電流開關(ZCS),進而顯著降低開關損耗,提高轉換效率,具有工作頻率高、損耗小、效率高、體積小的優點,可有效提高充電器功率密度,諧振操作可實作全負載範圍的軟開關,減小開關損耗,特别适用于高功率應用中。

目前PD3.1的最高電壓檔位就是48V,對于48V大功率充電器來說,使用LLC控制器是必不可少的。LLC架構在大功率PD快充上取代了PFC+反激架構,軟開關降低了開關損耗,同時搭配GaN和SiC第三代半導體元件,工作頻率得到大幅提高,可獲得更高的轉換效率和功率密度。

48V大功率充電器LLC控制器

充電頭網精心統計了參與2024(春季)亞洲充電展的衆多電源晶片企業所推出的多款LLC控制器。并将這些資訊彙總整理,形成了下表,詳細展示了各家企業的主打産品及其封裝特點。

新國标48V大功率充電器LLC控制器彙總,推動電動自行車發展

Chip Hope芯茂微

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深圳市芯茂微電子有限公司總部位于廣東深圳,是一家從事高性能數模混合內建電路設計的企業,緻力成為世界一流的內建電路設計公司。

公司主要聚焦于BCD工藝,以100KW以下的工業級電源為目标市場,基站、伺服器、交換機、智能家居、PC、電力裝置、醫療儀器等均為公司晶片的主要應用場景。頻率500kHZ的QR控制晶片、5kW的PFC晶片、800W的LLC+PFC Combo控制晶片、以及2kW的電流模式LLC晶片均已量産出貨。

2019年開始,公司正式進軍新能源領域,并研發推出了電車主驅逆變器中的SiC栅隔離驅動晶片、電車電驅中的電源管理晶片,電車智能PDU中的E-fuse,車載OBC控制晶片、高壓充電樁控制晶片、光伏儲能中的逆變器控制晶片等一系列高性能的産品。

公司十分重視技術創新,曆年一直在研發領域保持高投入。榮獲了”第十三屆(2018年度)中國半導體創新産品和技術大獎“,并承擔了 “2018年深圳市技術攻關項目“、”2019年廣東省重大專項“ 等重大技術攻關。公司在2023年獲批成立“廣東省工程技術研究中心“,将大力研發第三代半導體的驅動、控制技術,推動第三代半導體的應用落地。

芯茂微LP9961

LP9961AA 是一款帶有高壓半橋驅動的全內建 LLC控制器。内部實作了 600V 的高壓栅極驅動,使得可以采用極簡的外圍元件,就可以實作高效、可靠的 LLC 諧振系統。自适應的死區時間控制可以極大的改善系統的效率。特有的突發控制模式,可以滿足同時實作輕載下的高效率和空載下的低待機功耗。

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LP9961AA 通過内部的 LDO 控制器輸出穩定的電壓電源,可以給外搭配的 PFC 控制器直接供電。

LP9961AA 内部內建多重保護機制:輸入過/欠壓保護、輸出過壓保護、過流保護、容性區保護以及過溫保護。

芯茂微LP9962

LP9962 是一款帶有高壓半橋驅動的全內建 PFC 和LLC 控制器。内部實作了 600V 的高壓栅極驅動,使得可以采用極簡的外圍元件,就可以實作高效、可靠的 LLC 諧振系統。自适應的死區時間控制可以極大的改善系統的效率。特有的突發控制模式,可以滿足同時實作輕載下的高效率和空載下的低待機功耗。

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LP9962 采用自有專利的檢測方式和算法,LLC 系統可以同時實作恒壓和恒流兩種工作狀态。PFC 采用 CCM 控制模式;重載時,定頻工作模式,輕載時降頻工作模式。

LP9962 内部內建多重保護機制:LLC 部分有完善的輸入過/欠壓保護、系統輸出過/欠壓保護、輸出過流保護、容性區保護以及過溫保護等;PFC 部分有電感過流保護、過功率限制、輸入欠壓保護、輸出過/欠壓保護以及過溫保護等。LP9962 采用 SOP20 封裝。

FANTASTICHIP梵塔

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梵塔半導體技術(杭州)有限公司坐落于杭州高新技術開發區,是杭州濱江區“5050”政策支援的高科技企業。公司以解決客戶的系統應用問題為基礎,結合數字和模拟的優點,專注于研發高性能數模混合電源管理晶片。公司擁有完整的團隊,豐富的數模電源管理産品開發經驗。團隊人員在知名企業有多年的産品開發和銷售經驗,曾參與市場上多款熱門産品的研發和市場開發。我們的宗旨是服務客戶,為客戶提供更多數字化,智能化和內建化的高成本效益的高端節能電源管理晶片。公司目前擁有電源管理和電池管理兩個産品線,産品主要應用于高頻,高效和高功率密度的開關電源和電池充電管理,如伺服器電源,PC電源,電視機電源和移動儲能電源等。

公司優勢:核心研發團隊在TI,MPS,三星半導體和台達等知名企業有多年的工作經驗,具備豐富的開關電源系統應用知識,精湛的數字前後端設計能力,豐富的模拟IC設計經驗以及各種IP開發能力,例如高達16位的高速ADC等。公司研發的電源管理晶片緊跟時代發展趨勢,以滿足客戶系統應用的需要為宗旨,以友善客戶使用為目标,高度結合系統知識,開關電源拓撲知識,數字設計和模拟設計,為客戶提供更多數字化,智能化和內建化的高成本效益的高端節能電源管理晶片。公司高度重視知識産權,公司成立2年多,已經申請超過20個的發明專利,已經順利授權3個發明專利,2個新型應用專利。

LLC控制器 FAN6886&FAN6888

FAN6886&FAN6888是一款高性能的半橋LLC諧振控制器晶片,它采用混合雙周期控制技術,實作了環路補償的簡化和動态響應的快速性。該晶片具備自動死區調節功能,能夠在全負載下實作零電壓開關(ZVS),有效提升了能效和系統穩定性。同時,FAN6886&FAN6888還具備容性區保護工作功能,間歇工作模式控制不僅改善了輕載效率,還顯著降低了噪聲。

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此外,FAN6886&FAN6888的控制參數可以通過圖形使用者界面(GUI)進行程式設計,根據不同應用場景進行差異化參數控制。晶片的外圍電路設計簡單,無需Vcr調節采樣電路,簡化了設計流程,可有效降低開發成本。開機時,FAN6886&FAN6888能夠輕松實作電流軟啟動,進一步保障了系統的穩定運作。

晶片内內建了12位的ADC和64bytes的MTP,具有強大的資料處理能力和存儲功能。在保護功能方面,FAN6886&FAN6888具備Brown in/out、輸出過壓保護、輸出欠壓保護以及3級過流保護等,還滿足80+、能源之星和COC V5 Tier2等嚴格的能效要求,适用于大功率擴充卡、電視、LED路燈、PC電源等應用。與FAN663x晶片配合使用時,FAN6886&FAN6888甚至可以在無需輔助供電電源的情況下實作待機功耗小于100mW,能耗卓越。

Kiwi Instruments必易微

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深圳市必易微電子股份有限公司(股票代碼:688045)是一家高性能模拟及數模混合內建電路供應商,主營産品包括 AC-DC、DC-DC、驅動 IC、線性穩壓、電池管理、充電管理、放大器、數模轉換器、傳感器等,為消費電子、工業控制、網絡通訊、資料中心、汽車電子等領域客戶提供一站式晶片解決方案和系統內建。

必易微尊重人才、重用人才,不忘科技改善生活的初衷,以客戶為中心,堅持“獨特創新、易于使用”的公司理念,創新芯領域,引領芯發展,力争成為全球卓越的晶片設計企業。

必易微KP2591

必易微 KP2591 是一款基于半橋 LLC 諧振變換器的諧振型開關電源控制器,內建了半橋驅動,可直接 50% 占空比驅動功率管,其驅動電壓鉗位至 12V,最高工作頻率支援 350kHz。

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KP2591內建了高壓啟動,AC掉電檢測以及 X 電容放電功能,内置高精度 VCO 振蕩器,最高工作頻率達到 350kHz。晶片內建自适應死區控制的功能,確定功率開關管零電壓開通 (ZVS),提高了系統效率;同時晶片內建了容性區保護功能以避免橋臂直通和硬開關,提高了系統的可靠性。此外,晶片可通過外部信号控制進入低待機模式,降低了系統的待機損耗。

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KP2591(A) 內建有完備的保護功能,包括: VDD過壓/欠壓保護、VBT 欠壓保護、AC 過壓及輸入欠壓保護、過載保護、諧振腔過流保護、輸出過流保護、容性區保護、SEL 管腳開短路保護,過熱保護等,采用SOP-16封裝。

MERAKI茂睿芯

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茂睿芯科技有限公司是一家緻力于高性能模拟和混合信号內建電路設計、研發、銷售與技術服務的公司,由擁有國際一流半導體豐富工作經驗的資深專家團隊創立,産品主要定位于高性能電源管理、汽車電子、功率驅動子產品、電機驅動及傳感器技術等應用,已在通信、工業以及消費類電源領域取得較為卓著的成績。目前公司在先進工藝制程上積累了大量知識産權,已獲得授權專利27件(發明專利17件,實用新型10件),另獲得內建電路布圖權42件,具備快速研發及量産模拟和混合信号內建電路能力,茂睿芯于2023年被認定為國家級專精特新“小巨人”企業。

茂睿芯MK2199

MK2199 是一種初級側電壓模式 LLC 控制器。它可以與 MK1620/1 搭配使用,實作高效和可靠的 LLC 設計。通過調節工作頻率來實作輸出電壓調節,并在關斷和開啟之間插入固定的死區時間,以提高可靠性。

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該 IC 提供一個 CSS 引腳,允許使用者外部設定振蕩器的頻率。在啟動時,開關頻率從可程式設計的最大值開始,并逐漸下降,直到達到由控制回路确定的穩态值。這種頻率變化是非線性的,以最大程度地減少輸出電壓過沖,其持續時間也可以進行程式設計。

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在輕載情況下,MK2199 将自動進入突發模式運作,減少系統開關器件的損耗。如果第一級保護不足以控制初級電流,更進階别的過流保護 (OCP) 将鎖定 IC。兩者的組合提供了對過載和短路的全面保護。額外的保護輸入(DIS)允許輕松實作過溫保護 (OTP) 或過壓保護 (OVP)。

茂睿芯MK2189系列

MK2189/L/D是一款電壓模式LLC控制器,以電壓為主要控制變量,它可與LLC SR控制器MK1620/1搭配使用,實作高效率和高可靠性的LLC設計。

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MK2189系列通過調節工作頻率來獲得輸出電壓的調節。在關斷和開啟之間固定插入了死區時間以提高可靠性。該IC提供了一個引腳(CSS),允許使用者從外部程式設計振蕩器的頻率。在啟動時,切換頻率從可程式設計的最大值開始,逐漸減小,直至達到由控制回路确定的穩态值。這種頻率變化是非線性的,以最小化輸出電壓過沖,且其持續時間也是可程式設計的。

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在輕負載下,MK2189/L/D将自動進入猝發模式操作,降低系統裝置的開關損耗,可進行噪聲抑制。如果一級保護不足以控制主電流,更進階别的過電流保護(OCP)将關閉該IC。它們的組合提供了完整的過載和短路保護。另外,還有一個受保護的輸入(DIS),可輕松實作過溫保護(OTP)或過壓保護(OVP)的應用。

MK2189系列具有寬VCC電壓範圍,最高可達26V,其中MK2189D可調節從250ns到1us的死區時間。工作頻率高達500KHz,具有0.3A驅動電流和0.8A下拉電流,可滿足各種電源需求,采用SOP-16封裝,可應用于AC/DC擴充卡、高功率密度直流/直流變換器、伺服器中心、液晶顯示器等領域。

ST意法半導體

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意法半導體擁有5萬名半導體技術的創造者和創新者,掌握半導體供應鍊和先進的制造裝置。作為一家半導體垂直整合制造商(IDM),意法半導體與二十多萬家客戶、成千上萬名合作夥伴一起研發産品和解決方案,共同建構生态系統,幫助他們更好地應對各種挑戰和新機遇,滿足世界對可持續發展的更高需求。意法半導體的技術讓人們的出行更智能,讓電源和能源管理更高效,讓雲連接配接的自主化裝置應用更廣泛。意法半導體承諾将于2027年實作碳中和(在範圍1和2内完全實作碳中和,在範圍3内部分實作碳中和)。

意法STNRG011

意法半導體推出了一款數字控制的PFC+LLC二合一控制器STNRG011,采用SO20封裝,相比傳統兩顆晶片實作的電源方案具有更少的外部器件,更低的空載功耗,更高的輕載效率和動态響應提升。

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意法半導體的STNRG011是一顆數字化多模式PFC+ST專利time shift控制模式的LLC控制器,内置800V高壓啟動電路,内置輸入電壓檢測和X電容放電功能,可降低待機功耗。内置的PFC控制器支援輸入電壓前饋,THD優化以及頻率限制,運作在增強型固定導通時間模式下的臨界模式。

STNRG011内置整套的PFC保護,諧振半橋的時間友善控制,支援快速突發模式的增強型輕載突發模式,内置完整的半橋保護功能。可用于開放式電源、平闆電視電源、PC電源和擴充卡應用。

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STNRG011采用SO20封裝,引腳采用區塊化設計,将高壓和驅動引腳與采樣引腳分開,便于電路優化設計。内置8位數字核心控制,内置數字算法和硬體模拟電路,實作高性能和高可靠的電源設計。晶片内置ROM存儲器用于存儲算法,參數可在生産階段存儲在器件存儲器中,實作靈活的功能配置。并支援UART引腳通信,實作監控功能,連接配接外部存儲器或從外部存儲器更新内部存儲資訊。

充電頭網總結

LLC控制器高效的軟開關技術和對諧振電感與電容的精确控制,顯著提升了充電器的功率密度和轉換效率。尤其是在配合第三代半導體材料GaN和SiC的情況下,LLC架構能夠實作更高的工作頻率和更低的損耗,取代了傳統的PFC+反激架構。

随着多家電源晶片企業推出各自的LLC控制器,進一步推動了這一技術在大功率充電領域的普及與發展。通過不斷創新與技術進步,LLC控制器将為高功率應用帶來更高效、穩定的解決方案.

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