MPS推出LLCPFC二合一数字电源单

随着现在百瓦大功率适配器的普及，传统反激架构已不能满足日益增加的大功率适配器的高开关频率、高功率密度、高效率要求，适合更大功率输出的LLC架构开始引入百瓦大功率PD适配器中，为大功率适配器提高转换效率、减小体积、便于携带、提高竞争力。

面向大功率、高频、高效快充市场需求，MPS发布多模式PFC和LLC控制器HR。这颗芯片拥有众多特色和亮点，下面我们详细介绍。

一、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架构属于双管半桥谐振，采用谐振电感、励磁电感和谐振电容串联，故名LLC。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，适合固定电压输出，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。

下面，充电头网为大家介绍一款来自MPS的PFC+LLC的集成控制器。

二、MPS推出多模式PFC+电流模式LLC控制器

MPSHR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，MPSHR可通过UART接口编程，内置的节能技术可使HR在全工作范围实现优化效率。HR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。

MPSHR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。

重负载下，CCM模式可降低MOS管的峰值电流，轻负载下，DCM模式可降低开关频率从而提高效率。数字编程的Burst模式，可提升轻载效率和降低音频可闻噪声。HR采用电流模式控制的LLC级，可实现高稳定性和快速响应。根据不同的负载条件，芯片在连续，跳周期和Burst模式运行。可在不同的负载条件下独立优化效率。

HR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HR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。HR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，HR空载待机功耗＜mW。

同时HR支持高压启动，智能X电容放电。PFC级工作频率最高kHz，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。

电流模式的LLC控制器具有V半桥驱动器，内部集成自举二极管，高达kHz工作频率，自适应死区时间调整，具有可编程的跳周期和Burst频率，软启动可编程，可编程的直流输入欠压保护，容性保护，保护锁定或自恢复。

图为HR应用电路简图，芯片内置PFC控制器和LLC控制器，同时进行PFC和LLC控制。输出侧可与MPSMPX系列同步整流器进行组合，保护功能全面，外围精简。好了，这款二合一PFC+LLC控制器介绍完了，下面为大家介绍这款控制器的UART接口。

HR提供了一个标准的UART接口用于通讯，有一个独立的图形用户界面用于配置数字内核参数设计。HR内置可多次编程的非易失性内存用于存储用户数据，可存储字节。当数字内核和存储器上电后，HR会自动载入所有数据到相应的内存中，去配置芯片参数。根据配置，改变芯片控制特性。

HR支持密码保护加密，加密后，用户数据无法被读写。芯片在工作时根据内置的数据和负载自动切换工作状态，实现稳定、可靠、高效的运行。HR采用SOIC-20和TSSOP-20封装，支持工业级温度范围，适用于台式机电源、游戏机电源、笔记本电源、液晶电视电源、电动工具和LED驱动器等。

HR是新型的多合一控制器，支持较高工作频率，非常适合搭配氮化镓或超级硅新型高频功率器件使用，高工作频率减小磁性元件体积，提高适配器功率密度。同时，高频PFC搭配碳化硅二极管使用，可有效降低传统快恢复管的反向恢复损耗。国内厂商如智融，英集芯等推出的内置协议的降压IC，适合搭配恒定电压输出的LLC架构，做多口大功率快充。

三、采用MPSHR的氮化镓多口适配器

目前搭载MPSHR芯片的应用案例已经量产出货。IDMIX推出了W3C1A氮化镓适配器，支持单口W输出，多口功率智能分配功能，非常实用。这款适配器内部采用了MPSHRPFC+LLC整合方案，搭配纳微GaNFast氮化镓功率器件，实现高集成度下的高功率密度。这款产品具有里程碑意义，IDMIX同时还是业界首批推出百瓦数字氮化镓快充的品牌。

笔记本、平板、手机、耳机等数码产品已逐渐成为人们的标配娱乐与工作设备，它们也伴随着用户各种差旅使用，如何为这些设备提供稳定的续航保障成了每个人都需要面对的问题。每款产品带上一个充电器的话行李物品会变得巨大无比，全部用上排插也不够用。IDMIX看准这个市场需求，推出了搭载第三代半导体GaN氮化镓功率器件的W3C1A充电器。

纳微半导体副总裁兼中国区总经理查莹杰表示：“高频数字控制器和高频氮化镓功率芯片相结合，可以更大限度提高系统效率和功率密度。高集成度和数字化是MPSHRPFC+LLCCombo芯片和纳微“digital-in,power-out”氮化镓功率芯片的相似之处，也是高功率密度电源的发展方向。此次纳微和MPS的携手，是对氮化镓在更大功率应用领域的一个探索。

HR是一款多模式PFC+电流模式LLCCombo控制器，其控制内核采用数字控制，且功能和参数可通过UART接口接受编程配置。主开关管采用GaN器件，得益于其低导通电阻、高开关速度带来的优势，无论是CCM还是DCM模式均能取得相较传统SiMOS更高PFC的转换效率。值得一提的是，HR的PFC和LLC分别支持高达kHz和kHz的开关频率，并能够以数字的方式灵活配置。当与GaN器件结合应用时，可有效发挥GaN器件高速开关的优势。”

IDMIXCEOSeaman表示：“MPSHR是一颗非常优秀的控制器，借助其超高集成度，我们最新的W氮化镓快充产品实现了更加精简的PCB设计以及更高功率密度；其特有的专利数字控制技术，也对我们产品的效率提升发挥着重要的作用。

IDMIX（大麦创新）研发团队也是经过多方合作、花费了近半年时间研发设计，才让这款性能彪悍、体积小巧的W大功率极客产品得以面世。在此也要特别感谢MPS公司、纳微半导体以及新斯宝科技的鼎力支持，共同促成IDMIXW数字控制氮化镓充电器的全球首发。

IDMIXW3C1A氮化镓适配器将在年1月底线上线下同步发售，麦粉尽请期待！”

四、充电头网总结

MPS本次发布的HR，为大功率适配器及工业电源应用提供了新的数字化的选择，其内置的数字内核支持UART接口，可通过图形化界面对器件进行编程，简化设计开发工作，优化产品效率，提高可靠性。同时HR采用PFC+LLC的二合一设计，简化初级电路，减少外围元件数量，是一颗更具竞争力的初级控制器。

MPS向充电头网透露，MPSHR已经大批量出货，性能得到了众多一线电源工厂、品牌客户的认可。近期将会有众多基于该芯片设计的氮化镓、超级硅等大功率充电器批量上市，届时消费者就能通过线上、线下渠道购买到这些体积小巧、性能彪悍的快充产品。

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