前言

随着电力电子技术的不断进步和市场对高效率、高功率密度电源解决方案需求的不断增长,半桥 LLC 谐振拓扑凭借其出色的轻载效率、低电磁干扰和宽负载适应性,已成为中大功率场景中的主流选择。与此同时,国产化替代浪潮加速推进,国内芯片厂商纷纷发力,致力于在核心器件上实现对国外同类产品的性能追赶与超越。

必易微也不甘示弱,自 2022 年起便持续深耕 LLC 控制器领域,先后推出了 KP2591、KPE2592X 和 KPE2593X 三大系列产品。这些控制器不仅实现了对国际同类型号的无缝替换,更通过 自适应死区时间逐周期过流保护容性区保护轻载降频与可配置打嗝模式 等技术更迭,有效提升了系统在轻载、过载及极端工况下的稳定性与能效表现,真正做到了“高性能、高可靠、易替代”,为国内外电源厂商在设计 100W–3000W 级别的充电器、适配器和工业电源时,提供了强有力的国产化方案支持。

必易微半桥 LLC 谐振型开关电源控制器

充电头网也整理了一下必易微推出的多款半桥 LLC 控制器,接下来将详细介绍一下。

必易微 KPE2593X

KPE2593X 是必易微最新推出的半桥 LLC 谐振型开关电源控制器,在 KPE2592X 完成国产替代的基础上,其管脚 8 修改为 CS 管脚,用于检测谐振腔电流,可实现逐周期过流保护功能及容性区保护功能,为客户提供更多的选择。

该芯片专为 100W–3000W 中大功率 LLC 谐振变换器设计的高集成控制芯片,采用 电流模式控制架构,可实现最高 750kHz 的开关频率,芯片内部集成了 650V 半桥驱动单元,具备 +1A/–1.5A 的强劲驱动能力,使功率开关管在开启和关断瞬间均能获得精准、快速的驱动电流。

KPE2593X 支持 高压自供电,并内置 X 电容放电功能及交流输入欠压保护(HV BOP),无需外部大功耗放电电阻,即可在电源断开后快速释放 X 电容上的残余电荷,从而有效降低待机功耗。

KPE2593X 逐周期过流保护波形

KPE2593X 通过芯片内部的 CS 引脚实时监测谐振腔电流,可实现 逐周期过流保护(CBC OCP),在每个开关周期内都能准确限流,防止电流越过设计阈值而损坏器件;更针对 LLC 拓扑引入了 容性区保护功能,在上下桥臂开通前,根据谐振电流的大小与相位自适应地调整驱动时序,避免电流与管极电压相位不匹配导致的桥臂直通现象。

KPE2593X 支持可配置的 打嗝(Burst)模式优化,芯片会根据预设的打嗝周期(例如 5ms)智能调节打嗝脉冲序列,避免周期过长而引起输出电压纹波大幅波动。其次就是KPE2593X 引入了轻载降频模式,通过特殊的脉冲序列控制,降低开关频率的同时,芯片不进入打嗝状态。在打嗝过程中,还可选配 PFCVDD 管脚关闭 功能,在 Burst 模式触发时自动切断前级 PFC 控制器供电或高压采样回路,以进一步优化待机损耗。

为满足不同应用场景的多样化需求,KPE2593X 提供 A、B、C 三个版本,可通过外部可编程参数灵活选择,其中 KPE2593B 版本适用于对轻载效率及输出纹波无严苛要求的场合,而 KPE2593C 则额外支持 恒功率输出。

必易微 KPE2592X

KPE2592X 是一款面向中大功率(100W – 3000W)应用的半桥型 LLC 谐振变换器控制器。

KPE2592X采用SOP-16封装,内部集成了 650V 半桥驱动,可直接输出 50% 占空比的互补驱动信号,并采用电流模式控制,支持最高 750kHz 的工作频率,满足高频化和高功率密度设计需求。

KPE2592X 自适应死区时间控制波形

针对开关管切换过程中的安全和效率问题,KPE2592X 引入了自适应死区时间控制,通过检测 HB 管脚电压变化的斜率 (dv/dt),自动在设定的最小与最大死区时间范围内调整,可有效减小输出电流的畸变和谐波含量,降低电磁干扰。

KPE2592X 进打嗝模式波形

此外,为了优化轻载能耗,芯片可进入 打嗝(Burst)模式,通过在 BURST 管脚接入可调电阻,灵活设定系统进入打嗝模式的临界功率点,从而在保持输出稳定性的同时大幅降低轻载损耗。

据了解,KPE2592X 的 PRT 管脚 集成了 输出过压保护(OVP)过温保护(OTP) 功能,其可通过检测变压器辅助绕组整流电压实现输出 OVP,或接入 NTC 电阻在高温时触发 OTP,既减少光耦成本,又可作为冗余保护。

另一方面, BR 管脚 提供可调的输入欠压保护(BOP),通过外部分压电阻精准设定欠压启动和恢复滞后电压,实现与前级 PFC 的合理启动时序,防止母线电压不足导致 LLC 误触发保护。同时,芯片通过 HV 管脚实现高压自供电,并配备专用 PFCVDD 供电管脚,在 VDD 达到 16 V 时自动启动前级 PFC,断路时关闭 PFCVDD,进一步提升系统可靠性。

KPE2592X 软启动阶段波形

此外,KPE2592X 还支持软启动功能,在软启动阶段,驱动脉宽逐步增加并同步建立内部闭环参考信号,直到外部反馈电压 FB 接管闭环控制,从而抑制启动电流过冲,实现平稳切换并保障系统稳定。

KPE2592X还支持通过 VCR 管脚电容分压灵活调整过载功率点,并内置完整保护列表(过流、过温、欠压、开路、过载等),全面保障 LLC 电路在各种工况下稳定、可靠运行。目前 KPE2592X 提供 KPE2592A 与 KPE2592B 两种版本,可根据轻载效率与输出纹波要求自由选型。

必易微 KP2591

KP2591 是一款基于半桥 LLC 谐振变换器架构的高性能谐振型开关电源控制器,集成了12V 钳位的半桥驱动器,可直接提供 50% 占空比互补驱动,最高支持 350kHz 开关频率,可满足中小功率快充、电源适配器等高效率、高密度应用需求。

KP2591 采用采用 SOP-16 封装,可软替换外商同类产品,且 BOM 无需修改,有利于降低客户替换成本、加快产品升级节奏。

KP2591 待机实验波形宇待机损耗测试数据

同时为了降低整机功耗,KP2591 通过 可配置的低待机模式,使整机待机损耗可低至 200mW 以下,开关频率可根据 SS 管脚电压动态调整,从而降低空载时的系统功耗。KP2591 还具备无 PFC 应用支持能力,通过 SEL 管脚灵活设置相关保护阈值,适配非 PFC 稳压电路场景,提升了器件的适用性与系统兼容性。

KP2591 内置 软启动时间可配置功能,通过调整 SS 管脚电容大小,可有效控制系统启动过程中的谐振电流上升速率,避免功率器件在开机瞬间因过冲受损。此外,KP2591 还具备非常完善的保护机制,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。

充电头网总结

在电源系统朝着更高效率、更高功率密度和更低待机能耗方向不断演进的背景下,国产电源控制器芯片正逐步突破关键技术瓶颈,推动行业实现核心器件自主可控。必易微 KPE2593X、KPE2592X 及 KP2591 三系列产品围绕中大功率LLC谐振拓扑的关键需求,深度整合高压驱动、自供电、高级保护与轻载优化等技术,通过更高频率的电流模式控制架构和精细化的参数调控能力,全面适配从100W到3000W不同功率等级的电源系统设计。

必易微的这三系列芯片不仅可以在功能上实现对国际主流产品的对标与替代,更在部分功能维度上进行了差异化创新,充分展现了国内厂商在LLC控制器领域的技术深度和应用理解力。