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                                   调光低 PF 开关  非隔的 |   调光低 PF 开关隔离   型的     |     调光   高 PF 线性

                                   调光高 PF 开关非隔的   |   去工频纹波                            |                                                                                                                 

       

      -      电机驱动    交流电机驱动     |     直流无刷电机驱动     |     直流有刷电机驱动     |     步进电机驱动

       

      -      栅极驱动   半桥驱动 HVIC

       

      快充

       

       

    • -   HV Smart LDO

       

      -   LOW IQ LDO

    • -   过压保护

       

      -   过热保护

       

      -   负载开关 

       

      -   PD 协议芯片

       

       

    • -   电池保护

       

      -   模拟前端

       

      -   电量计

       

      -   充电器芯片

       

       

    • -   多个 DCDC、LDO 集成

       

       

    • -   大家电              电视     |     空调     |     冰箱     |     洗衣机

       

      -   小家电             厨房电器     |     环境电器         健康护理         智能卫浴     |     智能音箱         水泵

       

      -   服务机器人   扫地机器人

        

      -   电动工具   电动工具

       

      -   园艺工具   园艺工具

       

      -   电动自行车   电动自行车

    • -      智能照明       Lnk-Dim系列     |     线性调光调色列    |     调光系     列  |   

       

      -      智能插座 

       

      -      智能开关

       

      -      充电器   快充

       

      -      适配器   通用适配器

       

      -      小型储能

       

      -      通断器

       

      -      断路器

       

      -      智能仪表

    • -   智能门锁

       

      -   可视对讲   摄像头

       

      -   摄像头 

       

      -   视频存储 

       

      -   消防警报

       

      -   安全守卫

    • -   交换器

       

      -   路由器   路由器

       

      -   网关 

       

      -   机顶盒   机顶盒

       

      -   WLAN

       

      -   光纤终端   交换器

    • -   手机

       

      -   平板电脑

       

      -   笔记本 

       

      -   打印机

       

      -   电子玩具

       

      -   智能穿戴

       

       个人电子监护

       

    • -   工业电源

       

      -   充电桩

       

      -   逆变器 

       

      -   工业机器人

       

      -   工业 BMS

       

      -   能量存储

       

       

大功率高性能 PFC+LLC 方案 | KP2806+KP2591 国产方案助力大功率电源设计

 

新品推出背景

 

随着电源功率等级的提升,电源系统的性能要求也越来越严格,传统的反激架构已无法满足大功率的电源设计,LLC 架构因其软开关、高效率等优势成为大功率电源设计的绝佳选择,搭配 PFC 架构使用,可适用于各种大功率应用场合。

针对大功率电源设计,b体育推出了大功率高性能 PFC+LLC 控制器 KP2806+KP2591,适用于 PD 电源、LED 电源、电视机板卡电源等应用场合,该组合方案具备诸多技术亮点,下面我们进行详细介绍。

KP2806+KP2591 典型应用电路图

 

 

KP2806 产品亮点 

 

KP2806 芯片引脚图

KP2806 是一款高性能、准谐振式 (QR) 升压型 (Boost) 恒压功率因数校正 (PFC) 控制器,可自适应地工作在临界导通模式 (CRM) 和断续导通模式 (DCM)。芯片采用 SOT23-6 封装,通过多功能管脚复用,真正做到了小而精的特点,占用更小的 PCB 空间,方便客户实现更小的体积和更低的设计成本。

除此之外,KP2806 还具备如下技术亮点:

亮点 1

可调 TONMAX

实现不同系统的 THD 最优设计

 

PFC 工作在 CRM 模式具有良好的 THD 性能,为适应各种应用场合,KP2806 集成了系统参数配置功能,通过调节电阻 Rset 的阻值,可以选择不同的 TONMAX 等系统参数,保证芯片在不同设计要求下,均能满载工作在 CRM 模式,实现系统的 THD 最优设计。

 

针对功率开关为氮化镓 (GaN) 的高频应用,所需电感量小,为避免满载进入降频模式,推荐使用 12μs 的档位;针对功率开关为 Cool-mos 的低频应用,所需电感量大,推荐使用 18μs 的档位,同时保证了系统的带载能力;此外,芯片还设置了不同的 TZCD_DELAY 参数档位,客户可根据实际系统的震荡频率,设置不同的开关管导通延时,以获取精准的谷底导通效果,优化系统效率。

不同 Rset 阻值对应的系统参数表

 

亮点 2

高功率因数:

满载 PF>0.95,THD<10%

 

KP2806 可以自适应地工作在 CRM 和 DCM 模式,在 CRM 和 DCM 模式下都可实现输入电流的平均值 (开关周期内) 与输入电压的瞬时幅值成正比,从而理论上实现 PF=1 的目标;同时芯片在正弦波靠近谷底附近进行 Ton 补偿,改善交越失真问题,进一步优化 THD。

300W Demo 全负载范围

PF 和 THD 测试数据

 

亮点 3

无需辅助绕组:简化电感设计

 

芯片集成了消磁信号检测技术,支持单绕组电感应用,CZ 管脚通过分压电阻检测 Boost 电感是否消磁结束,搭配不同的 TZCD_DELAY 档位,实现精准的谷底导通功能,从而大幅降低系统的开关损耗,优化系统效率。同时在不同频率下,谷底位置保持一致,也有利于 THD 的改善。

KP2806 谷底导通原理和实验波形

 

亮点 4

出电压两档设定(Boost Follow)

一款芯片适用不同系统架构

 

为了满足不同系统架构的 PFC 母线输出电压需求,KP2806 设计了固定输出电压版本和两档可变输出电压版本,客户可根据实际后级电路拓扑,选择合适的芯片版本,实现系统的最优设计。

搭配反激架构应用时,推荐使用两档可变输出电压版本芯片,低压输入时,较低的母线输出电压,可有效降低开关损耗,优化系统效率。

 

搭配 LLC 架构应用时,推荐使用固定输出电压版本芯片,使系统满载工作在谐振频率点附近,充分发挥 LLC 电路的效率优势。

 

亮点 5

输入线电压前馈补偿:

过载一致性好 

 

芯片通过 CZ 管脚检测输入线电压的信息,进而实现输入线电压前馈补偿功能,优化系统在不同输入电压下过载功率的一致性。

不同输入电压的过载功率曲线

 

亮点 6

完备的保护功能:

保证系统可靠运行

 

KP2806 集成有完备的保护功能,如 VDD 欠压保护功能 (UVLO)、VDD 过压保护 (VDD OVP)、输入欠压保护 (BOP)、输出欠压保护 (UVP)、两极输出过压保护 (OVP)、逐周期电流限制 (OCP)、异常过流保护 (AOCP)、过热保护 (OTP) 以及管脚开/短路保护,保证了系统应用的可靠性。

芯片保护功能列表

 

 

KP2591 产品亮点

 

KP2591 芯片引脚图

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。

除此之外,KP2591 还具备如下技术亮点:

亮点 1

可配置工作模式:

待机损耗<200mW

 

为了降低系统待机损耗,芯片可通过 STB 管脚的电阻配置,使系统工作在低待机模式,该工作模式下开关频率由 SS 管脚电压决定,可以降低 Burst 开关频率,减小待机损耗。

KP2591 待机实验波形

KP2591 待机损耗测试数据

 

亮点 2

支持无 PFC 的设计应用

 

KP2591 在前级无 PFC 稳压电路应用时,可通过配置 SEL 管脚的电阻值,设置芯片工作在无 PFC 工作模式,通过调节内部电路的阈值和参数(如过压过流保护阈值),使芯片适用于更低输入电压下的工作,支持无 PFC 的设计应用。

SEL 管脚电阻对应的操作模式

 

亮点 3

可配置软启时间:

优化启机应力 

 

LLC 启动初始,系统开环工作,若直接以较低的开关频率工作,会造成谐振腔电流过冲,严重时可能损坏功率器件。KP2591 集成了软启时间配置功能,通过设置 SS 管脚并联电容,调节软启工作时间;启动时,芯片给 SS 电容充电,随 SS 管脚电压上升,开关频率逐渐降低,实现软启保护功能,可有效降低启机谐振腔电流应力。

(SS 管脚电容 10nF,

软启时间约 7ms)

(SS 管脚电容 33nF,

软启时间 21.6ms)

开机软启实验波形

 

亮点 4

可靠的容性区保护功能:

提升系统可靠性     

 

LLC 系统进入容性工作区,功率器件应力剧增,存在功率器件损坏的风险,KP2591 集成了容性区保护功能和自适应死区时间控制功能,保证系统的可靠运行。

 

芯片通过 CS 管脚检测谐振电流、DEM 管脚检测辅助绕组电压的方式组合实现容性区保护功能,通过直观的检测 CS 电流信号相位,并利用 DEM 电压信号相位辅助判决,在进入容性区之前提前关断驱动,防止功率管击穿。

容性区保护工作原理

启动过程中,因为谐振电容初始电压为 0,谐振电流不对称,良好的死区时间控制,既可以防止系统进入容性工作区,导致功率器件损坏,又可以实现软开关,优化系统效率。

 自适应死区

控制原理

启机瞬间,自适应死区

时间调节波形

 

亮点 5

性能升级:

可直接替换外商同类产品 XX6A31

 

KP2591 采用 SOP-16 封装,客户可直接使用 KP2591 替换外商同类产品 XX6A31,BOM 器件完全相同,简化了客户的产品替代升级。

 

亮点 6

完备的保护功能:

保证系统可靠运行

 

KP2591 集成有完备的保护功能,包括:VDD 过压/欠压保护 (VDD OVP/UVLO)、VBT 欠压保护 (VBT UVP)、输入过压/欠压保护 (LOVP&BOP)、过载保护 (OLP)、谐振腔过流保护 (CBC/SOCP)、容性区保护、外部信号保护、过热保护 (OTP) 等,系统运行可靠性高。

芯片保护功能列表

 

 

Demo 展示

 

如图所示为b体育开发的 142W 电视机板卡电源 Demo,该方案采用 PFC+LLC+Buck 的三级架构,前级电源采用 KP2806+KP2591 方案,后级调光输出采用高精度、深度调光降压型 LED 恒流驱动器 KP1601。样机适用于全压输入范围 (90-265Vac),输出 12V/3.5A 的恒压电源和 150-200V/0.5A 的恒流电源,分别用于 MCU 供电和液晶显示供电。整机具有低待机、高效率以及高线性度的调光曲线等特点。

 

 

 

Demo 主要性能

 

 

性能 1

整机待机损耗 <300mW

 

性能 2

满载效率 >88% 

 

性能 3

满载 PF>0.96,THD<15% 

 

性能 4

高线性度的调光曲线

 

总结

b体育专注技术研发,推出的大功率高性能 PFC+LLC 电源解决方案 KP2806+KP2591,可满足各种应用场合的大功率电源设计,KP2591 芯片可直接替换外商同类产品,大大缩短了客户电源方案的替换时间,助力客户电源系统的研发升级。