前言
LLC拓扑以高效率的优势，在很多场合都取代了传统的反激电路，在家用电器中获得了较高的效率，从而达到能耗要求。LLC拓扑适合于固定电压应用的家电产品，近年来也逐渐用于高性能小体积充电器，如笔记本适配器和PD快充中。
由于LLC拓扑要求输入输出电压固定，并且能够使用LLC拓扑的也都是大功率电源，所以LLC需要增加一级PFC功率因数校正电路。PFC级不仅用于校正功率因数，还用于输出稳定的直流电压为LLC级供电。早期均采用独立PFC控制器+独立LLC控制器的形式实现，器件数量较多。
而随着近年来电源集成度的提升，多家厂商都推出了PFC和LLC二合一的Combo控制器，将两颗芯片独立实现的功能整合成一颗芯片，简化电源设计。不仅减少了器件数量，PFC级还可以跟随LLC级负载动态调节工作状态，可满足更高的能效要求，成为近年来的主流高性能电源解决方案。
为什么LLC适配器要搭配PFC使用
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。PFC分为被动式和主动式两种。被动式采用大电感串联补偿，主要缺点是体积大，且效率低下。
随着近年来半导体器件迅猛发展，被动式PFC被主动式PFC全面取代。主动式PFC采用PFC控制器、开关管、电感和二极管组成升压电路，具有体积小、输入电压范围宽、功率因数补偿效果好的优点。主动式PFC通过控制器驱动开关管升压，二极管整流为主电容充电，根据电压电流之间的相位差进行功率因素补偿。
LLC架构是指一种电源电路拓扑结构，其中包含电感（L），电容（C），和电感（L），其主要通过电感、电容和电感之间的谐振回路来实现高效的直流-直流变换。LLC架构采用零电压开关（ZVS）软开关技术，具有工作频率高、损耗小、效率高、体积小的优点，可提高充电器功率密度。其谐振操作可实现全负载范围的软开关，减小开关损耗。从而成为高频和高功率密度设计的理想选择，适合一定范围的输出电压，EMI特性更好。
LLC架构只有在输入和输出电压固定的工况下，才能有理想的表现。通常，开关电源初级使用LLC架构时，都会配合一级PFC电路，将整流后的脉动直流电升压稳压为LLC级供电的同时进行功率因数校正，满足LLC架构工作环境。如今随着适配器的集成度越来越高，PFC功率因数校正控制器也集成在LLC控制器内部。
并且，在高功率密度的适配器中，使用主动式PFC电路，还可以减小高压滤波电解容量，减小体积，提高适配器的功率密度。
LLC+PFC二合一控制器
充电头网汇集了目前市面流行上的LLC+PFC二合一控制器，如下表所示。
排名不分先后，按英文首字母排序。
Chip Hope芯茂微
芯茂微LP9962AA
LP9962AA 是一款带有高压半桥驱动的全集成 PFC+LLC二合一控制器。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。
LP9962AA 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。
LP9962AA 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。LP9962AA 采用 SOP20 封装。
Infineon 英飞凌
英飞凌IDP2308
英飞凌IDP2308是一个数字多模式PFC和LLC控制器，集成了浮动高侧驱动器和启动单元。数字引擎为多模式操作提供高级算法，以支持整个负载范围内的最高效率，实现了全面且可配置的保护功能。DSO-14 封装仅需要最少的外部组件。集成的高压启动单元和先进的突发模式可实现低待机功率。此外，集成了一个一次编程 （OTP） 单元，以提供一组广泛的可配置参数，有助于简化相位设计。
英飞凌IDP2308支持同步PFC和LLC突发模式控制，PFC驱动器可配置并支持多模式，优化效率。可配置非线性LLC VCO曲线，软启动可配置，支持交流电压感应和X电容放电，最高支持300kHz工作频率。可以充分利用GaN器件的高频优势，低Qg、低Coss和低导通阻抗，实现效率和功率密度的提高，性能明显优于LLC+传统MOS的搭配。IDP2308支持可配置的保护功能，外围元件极简。
英飞凌IDP2308内建的处理器可使用dpVision软件通过半双工UART接口进行编程，配置PFC和LLC参数，使用内置的单次编程存储器进行参数存储。
相关阅读：
1、英飞凌发布数字多模式PFC和LLC控制器IDP2308
MERCHIP水芯电子
水芯电子M3010
水芯电子M3010是一款单芯片集成无桥PFC+LLC控制器的数字控制器芯片。
交错图腾柱PFC+全桥LLC
特点：
•单路低感量，单路纹波较大，交错后纹波系数小于0.3
•单路电流CBC及OST保护，CBC处理电网异常，不会误触发关机，极端情况可通过 OST保护硬件
•软件有效值过流，有效值过压，有效值过功率，温度等全面保护
•软件引入前馈占空比及电流采样DCM校准，并自主判断CCM及DCM模式，提升轻载THD
•轻载关闭其中一相，提升轻载效率
•两相间动态均流确保两路电流一致
•电压环快速环路功能确保后级突加载母线电压稳定
•开关频率抖动，降低EMI频谱尖峰
•电流的CBC保护及输入前馈，确保再立即和电流电网异常下的可靠性
•软件工频陷波器滤除100hz纹波，可提升电压环带宽
•控制环路为输出电压环和输出电流环，采取双环竞争模式
•电路控制采用PFM+PWM模式，极轻载采用打嗝模式提升效率
•采用可变死区时间，兼顾可靠性和效率
•闭环缓起避免过冲，对不同特性负载适应良好
•提供多重保护机制，包括过欠压保护、多级过流保护以提升动态性能，过载保护、过温保护等保护且可配置重启时间提供灵活应用
•对外通信端口采用SCI、CAN、SPI等
MPS 芯源半导体
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。
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。
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。
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。
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
MPS HR1211是一颗多模式PFC和电流模式LLC二合一控制器，而传统芯片如果要实现这一功能，需要2-3颗进行组合搭配，外围电路会变得复杂。值得一提的是，MPS HR1211可通过UART接口编程，内置的节能技术可使HR1211在全工作范围实现优化效率。HR1211的PFC控制器使用获得专利的数字电流控制体系来实现混合的CCM和DCM工作模式。
二合一控制器在业界也被工程师亲切的称呼为COMBO。COMBO在英文里的意思是“结合物”，而COMBO驱动器就是把CD—RW刻录机和DVD光驱结合在一起的“复合型一体化”驱动器。
MPS HR1211将PFC控制器和LLC控制器整合到一个封装里面，类似COMBO，其数字内核并可根据负载情况进行联动控制，获得更高的轻载效率。
HR1211采用数字控制内核，芯片内置多个独立的ADC用于检测输入电压，PFC输出电压，LLC反馈电压和PFC峰值开关电流。检测数值送到HR1211内置的数字控制内核进行比较，配合芯片内专有的数字算法，进行实时反馈控制。HR1211支持多种完善的保护措施，如热关断、PFC开环保护、过压保护、过流限制和过流保护、超功率保护等多重保护。值得一提的是，HR1211空载待机功耗＜100mW。
同时HR1211支持高压启动，智能X电容放电。PFC级工作频率最高250kHz，支持可编程的抖频，可编程的软启动和Burst，可编程的AC欠压保护，逐周期电流限制和其他保护功能。
相关阅读：
应用案例：
1、MPS HR1211二合一芯片获IDMIX、摩米士、征拓等品牌采用
2、拆解报告：SHARGE闪极100W 3C1A氮化镓快充充电器
NXP 恩智浦
恩智浦TEA2016AAT
NXP TEA2016AAT芯片采用薄型窄体 SO16 封装，内置高压启动，集成LLC和PFC控制器以及对应的驱动器。TEA2016AAT集成X电容放电，正常输出信号指示。
芯片采用谷底/零电压开关以减小开关损耗，全负载范围内都保持高转换效率，并且符合最新的节能标准，空载输入功率＜75mW。同时TEA2016AAT还具有完整全面的保护功能，包括电源欠压保护、过功率保护、内部和外部过热保护、精确的过压保护、过流保护和浪涌保护等保护功能。
NXP TEA2016AAT是一款面向高效谐振电源的数字可配置LLC和PFC组合控制器。同时集成了 LLC 控制器功能以及 DCM 和 QR 模式下工作的PFC控制器。借助TEA2016AAT可以构建出完整的谐振电源，不仅设计简单，所需组件数也很少。
该芯片采用数字架构，基于高速数字内核控制器，在开发过程中可调节LLC和PFC控制器的工作和保护设置，并根据设置值运行，为获得高度可靠的实时性能提供了保障。
TEA2016AAT与TEA1995T的组合能够轻松实现90-500W功率、高效可靠的电源的设计，而且外部元器件数非常少。该系统拥有非常低的空载输入功率（< 75 mW ；整个系统包括 TEA2016AAT/TEA1995T 组合），在最低到最高的负载下均保持高效率。
TEA2016AAT符合能源之星、美国能源部、欧盟生态设计指令、欧盟行为准则的能效法规，且满足其他一些准则。可用于台式电脑和一体机电源、液晶电视、笔记本电脑电源适配器和打印机电源。
据充电头网了解，NXP TEA2016AAT已被应用于麦多多100W氮化镓三口快充充电器、尚巡120W氮化镓适配器、REMAX 100W四口氮化镓快充、摩米士100W 2A2C氮化镓快充等多款百瓦高密度氮化镓快充电源产品中，相比PFC和LLC采用独立芯片的方案，NXP方案只采用一颗IC，大大简化了初级设计并提高电源可靠性及效率，获得众多电源厂商青睐。
相关阅读：
恩智浦TEA2017AAT
恩智浦最新推出了TEA2017AAT数字配置的多模式PFC+LLC一体化控制器，相比TEA2016AAT，PFC级支持CCM运行模式。
恩智浦TEA2017AAT是一款数字化可配置LLC和PFC组合控制器，用于高效谐振电源。它包括LLC和PFC控制器功能。PFC经配置可在DCM/QR、CCM固定频率或支持所有操作模式的多模式下运行，优化PFC效率。TEA2017AAT能够构建一个完整的谐振电源，电源设计简便，组件数量少。TEA2017AAT采用小型窄条SO16封装。
TEA2017AAT数字架构基于高速可配置硬件状态机，确保可靠性、实时性。在电源开发过程中，LLC和PFC控制器的多种操作和保护设置都可以通过向设备加载新设置来进行调整，以满足特定的应用要求。专有TEA2017AAT配置内容未经授权无法复制，配置安全得以保证。
与传统的谐振拓扑相比，TEA2017AAT由于采用LLC低功耗模式，在低负载时表现出非常高的效率。此模式在连续切换(也称为大功率模式)和间歇模式之间的功率区域内运行。
应用案例：
1、恩智浦联合英诺赛科推出150W大功率氮化镓电源方案，打造大功率性能标杆
恩智浦TEA1716T
恩智浦TEA1716T，是一款具有集成间歇频率工作模式、符合EuP lot 6的半桥谐振LLC+升压PFC组合控制器，适用于液晶电视、笔记本适配器、台式机及一体机电源。
恩智浦TEA1716T详细资料。
Powerforest 力林
力林PF6771
力林科技PF6771这款PFC和双回授LLC二合一数字控制器具备出色的性能和多项强大特性，可以满足250W以下的两组固定输出的应用需求。
在双回授LLC架构中，一样有上下桥的开关，但上下的开关对应的是不同的输出，以电视系统为例，上桥对应的是系统12V/5A开关，下桥是背光130V/1A开关，相较于传统的设计中的上下桥各占50%。PF6771透过上下桥的占空比比率变动达到两组不同输出瓦数的需求，可以减少多一级背光升压的效率损失以及额外的功率组件，提升效率并节省成本。
PF6771的PFC运行在BCM模式，且采数位化的补偿设计，无需外部PFC补偿网络，并实现功率因数和谐波失真的有效补偿。LLC功能采用电流模式控制，且有专利设计拥有卓越的交叉调节能力。同时，还具备专用引脚用于待机模式控制，提供了灵活性和控制选项。LLC开关做Capacitive Region Protection保护模式，避免上下桥硬开的情形，并有过电压，过电流短路等完整的保护模式。
PF6771芯片内部采用UTP参数设计，可以让工程师在参数调适过程中直接线上写入，快速得到参数调整后的验证结果。芯片本身具备高压启动和X电容放电功能，确保可靠的启动和放电操作。此外，Brown-in/out确保芯片可以正常动作，而低待机功耗则带来了出色的节能效果。能够符合在系统0.1W待机输出时，待机功耗小于0.3W的要求。
Silergy 矽力杰
矽力杰SY5055
矽力杰SY5055是一颗高度集成的PFC和LLC二合一控制器，将PFC和LLC独立功能的器件合二为一，减少元件数量，简化设计。
矽力杰SY5055采用一颗芯片完成两颗芯片的功能，SY5055同时输出PFC和LLC级控制信号。
SY5055支持高压启动，集成谷底检测，PFC级支持欠压，过压，过载保护。片内集成LLC级半桥驱动器，集成电流模式控制，具有快速的动态响应。支持X电容放电，采用紧凑的SOP16封装，输出支持过压保护，欠压保护，过载保护和过流保护。
相关阅读：
1、PFC、LLC控制器合二为一，矽力杰合封芯片SY5055量产
ST 意法半导体
意法STNRG011
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。
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。
意法STNRG011应用电路图，单颗芯片实现了完整的PFC+LLC控制。芯片由数字内核控制，多项关键参数均支持编程配置，内置完善全面的保护功能，并支持由芯片内置存储器配置保护功能。数字内核的加入，大大降低了电源的开发调试难度。
相关阅读：
1、意法半导体推出数字架构PFC+LLC Combo控制器STNRG011
应用案例：
TI 德州仪器
德州仪器UCC29950
德州仪器UCC29950是一款PFC和LLC组合控制器，提供了带有CCM升压功率因数校正（PFC）级和LLC变换器级的交流至直流变换器的全面控制功能。该控制器经过优化，以确保易用性。专有的CCM PFC算法使系统能够实现高效率、更小的变换器尺寸以及高功率因数。集成的LLC控制器实现了高效的直流至直流转换阶段，利用软开关以降低电磁干扰噪声。在组合控制器中集成PFC控制和LLC控制，使得控制算法能够充分利用两个阶段的信息。
UCC29950包括一个启动控制电路，采用内部器件电源管理的耗尽模式MOSFET，从而最小化外部组件要求，并有助于降低系统实施成本。为了进一步降低待机功耗，集成了一个X-Cap放电电路。UCC29950实现了一套完整的系统保护功能，包括交流电线掉电、PFC总线欠压、PFC和LLC过流以及热关断等。
充电头网总结
PFC和LLC二合一数字控制器的开发代表了电力电子技术的一项重大进步。不仅减少了电路的复杂性，还提高了系统的效率和性能。这种控制器的应用范围广泛，涵盖了各种电源应用，从电子设备到工业领域，为实现更高效、更可靠的电力转换提供了可行的解决方案。
随着大功率PD快充的广泛应用，市场将继续发展和演变。同时，各大厂商也将不断寻求创新和竞争优势，以满足不断增长的用户需求，并在这个快速变化的市场中争取更大的市场份额。这将为消费者带来更多选择和更高效的解决方案。让我们敬请期待！
评论 (0)