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新国标48V大功率充电器LLC控制器汇总,推动电动自行车发展

作者:充电头网

前言

LLC控制器是一种专用于LLC谐振变换器的控制芯片,通过谐振电感和电容的精确配合,实现零电压开关(ZVS)或零电流开关(ZCS),从而显著降低开关损耗,提高转换效率,具有工作频率高、损耗小、效率高、体积小的优点,可有效提高充电器功率密度,谐振操作可实现全负载范围的软开关,减小开关损耗,特别适用于高功率应用中。

目前PD3.1的最高电压档位就是48V,对于48V大功率充电器来说,使用LLC控制器是必不可少的。LLC架构在大功率PD快充上取代了PFC+反激架构,软开关降低了开关损耗,同时搭配GaN和SiC第三代半导体元件,工作频率得到大幅提高,可获得更高的转换效率和功率密度。

48V大功率充电器LLC控制器

充电头网精心统计了参与2024(春季)亚洲充电展的众多电源芯片企业所推出的多款LLC控制器。并将这些信息汇总整理,形成了下表,详细展示了各家企业的主打产品及其封装特点。

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Chip Hope芯茂微

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深圳市芯茂微电子有限公司总部位于广东深圳,是一家从事高性能数模混合集成电路设计的企业,致力成为世界一流的集成电路设计公司。

公司主要聚焦于BCD工艺,以100KW以下的工业级电源为目标市场,基站、服务器、交换机、智能家居、PC、电力设备、医疗仪器等均为公司芯片的主要应用场景。频率500kHZ的QR控制芯片、5kW的PFC芯片、800W的LLC+PFC Combo控制芯片、以及2kW的电流模式LLC芯片均已量产出货。

2019年开始,公司正式进军新能源领域,并研发推出了电车主驱逆变器中的SiC栅隔离驱动芯片、电车电驱中的电源管理芯片,电车智能PDU中的E-fuse,车载OBC控制芯片、高压充电桩控制芯片、光伏储能中的逆变器控制芯片等一系列高性能的产品。

公司十分重视技术创新,历年一直在研发领域保持高投入。荣获了”第十三届(2018年度)中国半导体创新产品和技术大奖“,并承担了 “2018年深圳市技术攻关项目“、”2019年广东省重大专项“ 等重大技术攻关。公司在2023年获批成立“广东省工程技术研究中心“,将大力研发第三代半导体的驱动、控制技术,推动第三代半导体的应用落地。

芯茂微LP9961

LP9961AA 是一款带有高压半桥驱动的全集成 LLC控制器。内部实现了 600V 的高压栅极驱动,使得可以采用极简的外围元件,就可以实现高效、可靠的 LLC 谐振系统。自适应的死区时间控制可以极大的改善系统的效率。特有的突发控制模式,可以满足同时实现轻载下的高效率和空载下的低待机功耗。

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LP9961AA 通过内部的 LDO 控制器输出稳定的电压电源,可以给外搭配的 PFC 控制器直接供电。

LP9961AA 内部集成多重保护机制:输入过/欠压保护、输出过压保护、过流保护、容性区保护以及过温保护。

芯茂微LP9962

LP9962 是一款带有高压半桥驱动的全集成 PFC 和LLC 控制器。内部实现了 600V 的高压栅极驱动,使得可以采用极简的外围元件,就可以实现高效、可靠的 LLC 谐振系统。自适应的死区时间控制可以极大的改善系统的效率。特有的突发控制模式,可以满足同时实现轻载下的高效率和空载下的低待机功耗。

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LP9962 采用自有专利的检测方式和算法,LLC 系统可以同时实现恒压和恒流两种工作状态。PFC 采用 CCM 控制模式;重载时,定频工作模式,轻载时降频工作模式。

LP9962 内部集成多重保护机制:LLC 部分有完善的输入过/欠压保护、系统输出过/欠压保护、输出过流保护、容性区保护以及过温保护等;PFC 部分有电感过流保护、过功率限制、输入欠压保护、输出过/欠压保护以及过温保护等。LP9962 采用 SOP20 封装。

FANTASTICHIP梵塔

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梵塔半导体技术(杭州)有限公司坐落于杭州高新技术开发区,是杭州滨江区“5050”政策支持的高科技企业。公司以解决客户的系统应用问题为基础,结合数字和模拟的优点,专注于研发高性能数模混合电源管理芯片。公司拥有完整的团队,丰富的数模电源管理产品开发经验。团队人员在知名企业有多年的产品开发和销售经验,曾参与市场上多款热门产品的研发和市场开发。我们的宗旨是服务客户,为客户提供更多数字化,智能化和集成化的高性价比的高端节能电源管理芯片。公司目前拥有电源管理和电池管理两个产品线,产品主要应用于高频,高效和高功率密度的开关电源和电池充电管理,如服务器电源,PC电源,电视机电源和移动储能电源等。

公司优势:核心研发团队在TI,MPS,三星半导体和台达等知名企业有多年的工作经验,具备丰富的开关电源系统应用知识,精湛的数字前后端设计能力,丰富的模拟IC设计经验以及各种IP开发能力,例如高达16位的高速ADC等。公司研发的电源管理芯片紧跟时代发展趋势,以满足客户系统应用的需要为宗旨,以方便客户使用为目标,高度结合系统知识,开关电源拓扑知识,数字设计和模拟设计,为客户提供更多数字化,智能化和集成化的高性价比的高端节能电源管理芯片。公司高度重视知识产权,公司成立2年多,已经申请超过20个的发明专利,已经顺利授权3个发明专利,2个新型应用专利。

LLC控制器 FAN6886&FAN6888

FAN6886&FAN6888是一款高性能的半桥LLC谐振控制器芯片,它采用混合双周期控制技术,实现了环路补偿的简化和动态响应的快速性。该芯片具备自动死区调节功能,能够在全负载下实现零电压开关(ZVS),有效提升了能效和系统稳定性。同时,FAN6886&FAN6888还具备容性区保护工作功能,间歇工作模式控制不仅改善了轻载效率,还显著降低了噪声。

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此外,FAN6886&FAN6888的控制参数可以通过图形用户界面(GUI)进行编程,根据不同应用场景进行差异化参数控制。芯片的外围电路设计简单,无需Vcr调节采样电路,简化了设计流程,可有效降低开发成本。开机时,FAN6886&FAN6888能够轻松实现电流软启动,进一步保障了系统的稳定运行。

芯片内集成了12位的ADC和64bytes的MTP,具有强大的数据处理能力和存储功能。在保护功能方面,FAN6886&FAN6888具备Brown in/out、输出过压保护、输出欠压保护以及3级过流保护等,还满足80+、能源之星和COC V5 Tier2等严格的能效要求,适用于大功率适配器、电视、LED路灯、PC电源等应用。与FAN663x芯片配合使用时,FAN6886&FAN6888甚至可以在无需辅助供电电源的情况下实现待机功耗小于100mW,能耗卓越。

Kiwi Instruments必易微

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深圳市必易微电子股份有限公司(股票代码:688045)是一家高性能模拟及数模混合集成电路供应商,主营产品包括 AC-DC、DC-DC、驱动 IC、线性稳压、电池管理、充电管理、放大器、数模转换器、传感器等,为消费电子、工业控制、网络通讯、数据中心、汽车电子等领域客户提供一站式芯片解决方案和系统集成。

必易微尊重人才、重用人才,不忘科技改善生活的初衷,以客户为中心,坚持“独特创新、易于使用”的公司理念,创新芯领域,引领芯发展,力争成为全球卓越的芯片设计企业。

必易微KP2591

必易微 KP2591 是一款基于半桥 LLC 谐振变换器的谐振型开关电源控制器,集成了半桥驱动,可直接 50% 占空比驱动功率管,其驱动电压钳位至 12V,最高工作频率支持 350kHz。

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KP2591集成了高压启动,AC掉电检测以及 X 电容放电功能,内置高精度 VCO 振荡器,最高工作频率达到 350kHz。芯片集成自适应死区控制的功能,确保功率开关管零电压开通 (ZVS),提高了系统效率;同时芯片集成了容性区保护功能以避免桥臂直通和硬开关,提高了系统的可靠性。此外,芯片可通过外部信号控制进入低待机模式,降低了系统的待机损耗。

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KP2591(A) 集成有完备的保护功能,包括: VDD过压/欠压保护、VBT 欠压保护、AC 过压及输入欠压保护、过载保护、谐振腔过流保护、输出过流保护、容性区保护、SEL 管脚开短路保护,过热保护等,采用SOP-16封装。

MERAKI茂睿芯

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茂睿芯科技有限公司是一家致力于高性能模拟和混合信号集成电路设计、研发、销售与技术服务的公司,由拥有国际一流半导体丰富工作经验的资深专家团队创立,产品主要定位于高性能电源管理、汽车电子、功率驱动模块、电机驱动及传感器技术等应用,已在通信、工业以及消费类电源领域取得较为卓著的成绩。目前公司在先进工艺制程上积累了大量知识产权,已获得授权专利27件(发明专利17件,实用新型10件),另获得集成电路布图权42件,具备快速研发及量产模拟和混合信号集成电路能力,茂睿芯于2023年被认定为国家级专精特新“小巨人”企业。

茂睿芯MK2199

MK2199 是一种初级侧电压模式 LLC 控制器。它可以与 MK1620/1 搭配使用,实现高效和可靠的 LLC 设计。通过调节工作频率来实现输出电压调节,并在关断和开启之间插入固定的死区时间,以提高可靠性。

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该 IC 提供一个 CSS 引脚,允许用户外部设置振荡器的频率。在启动时,开关频率从可编程的最大值开始,并逐步下降,直到达到由控制回路确定的稳态值。这种频率变化是非线性的,以最大程度地减少输出电压过冲,其持续时间也可以进行编程。

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在轻载情况下,MK2199 将自动进入突发模式运行,减少系统开关器件的损耗。如果第一级保护不足以控制初级电流,更高级别的过流保护 (OCP) 将锁定 IC。两者的组合提供了对过载和短路的全面保护。额外的保护输入(DIS)允许轻松实现过温保护 (OTP) 或过压保护 (OVP)。

茂睿芯MK2189系列

MK2189/L/D是一款电压模式LLC控制器,以电压为主要控制变量,它可与LLC SR控制器MK1620/1搭配使用,实现高效率和高可靠性的LLC设计。

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MK2189系列通过调节工作频率来获得输出电压的调节。在关断和开启之间固定插入了死区时间以提高可靠性。该IC提供了一个引脚(CSS),允许用户从外部编程振荡器的频率。在启动时,切换频率从可编程的最大值开始,逐渐减小,直至达到由控制回路确定的稳态值。这种频率变化是非线性的,以最小化输出电压过冲,且其持续时间也是可编程的。

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在轻负载下,MK2189/L/D将自动进入猝发模式操作,降低系统设备的开关损耗,可进行噪声抑制。如果一级保护不足以控制主电流,更高级别的过电流保护(OCP)将关闭该IC。它们的组合提供了完整的过载和短路保护。另外,还有一个受保护的输入(DIS),可轻松实现过温保护(OTP)或过压保护(OVP)的应用。

MK2189系列具有宽VCC电压范围,最高可达26V,其中MK2189D可调节从250ns到1us的死区时间。工作频率高达500KHz,具有0.3A驱动电流和0.8A下拉电流,可满足各种电源需求,采用SOP-16封装,可应用于AC/DC适配器、高功率密度直流/直流变换器、服务器中心、液晶显示器等领域。

ST意法半导体

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意法半导体拥有5万名半导体技术的创造者和创新者,掌握半导体供应链和先进的制造设备。作为一家半导体垂直整合制造商(IDM),意法半导体与二十多万家客户、成千上万名合作伙伴一起研发产品和解决方案,共同构建生态系统,帮助他们更好地应对各种挑战和新机遇,满足世界对可持续发展的更高需求。意法半导体的技术让人们的出行更智能,让电源和能源管理更高效,让云连接的自主化设备应用更广泛。意法半导体承诺将于2027年实现碳中和(在范围1和2内完全实现碳中和,在范围3内部分实现碳中和)。

意法STNRG011

意法半导体推出了一款数字控制的PFC+LLC二合一控制器STNRG011,采用SO20封装,相比传统两颗芯片实现的电源方案具有更少的外部器件,更低的空载功耗,更高的轻载效率和动态响应提升。

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意法半导体的STNRG011是一颗数字化多模式PFC+ST专利time shift控制模式的LLC控制器,内置800V高压启动电路,内置输入电压检测和X电容放电功能,可降低待机功耗。内置的PFC控制器支持输入电压前馈,THD优化以及频率限制,运行在增强型固定导通时间模式下的临界模式。

STNRG011内置整套的PFC保护,谐振半桥的时间方便控制,支持快速突发模式的增强型轻载突发模式,内置完整的半桥保护功能。可用于开放式电源、平板电视电源、PC电源和适配器应用。

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STNRG011采用SO20封装,引脚采用区块化设计,将高压和驱动引脚与采样引脚分开,便于电路优化设计。内置8位数字内核控制,内置数字算法和硬件模拟电路,实现高性能和高可靠的电源设计。芯片内置ROM存储器用于存储算法,参数可在生产阶段存储在器件存储器中,实现灵活的功能配置。并支持UART引脚通信,实现监控功能,连接外部存储器或从外部存储器更新内部存储信息。

充电头网总结

LLC控制器高效的软开关技术和对谐振电感与电容的精确控制,显著提升了充电器的功率密度和转换效率。尤其是在配合第三代半导体材料GaN和SiC的情况下,LLC架构能够实现更高的工作频率和更低的损耗,取代了传统的PFC+反激架构。

随着多家电源芯片企业推出各自的LLC控制器,进一步推动了这一技术在大功率充电领域的普及与发展。通过不断创新与技术进步,LLC控制器将为高功率应用带来更高效、稳定的解决方案.

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