前言

为了满足市场不断增长的大功率快充电源应用需求。Power Integrations（以下简称：PI）推出一款全新的PFC+LLC架构，采用高效准谐振PFC控制器HiperPFS-5以及LLC芯片组合HiperLCS-2，基于此架构开发出的电源产品可实现高达240W的输出功率。

这足以应对当下USB PD3.1快充标准中最高240W的输出应用，并且该套方案在保证高效率的同时，还能实现精简的外围电路设计，为大功率USB PD快充充电器以及其他大功率电源产品应用提供了高性能解决方案。

充电头网拿到了PI基于此架构开发的一款220W电动工具大功率快充参考设计，现对该设计进行了深入的剖析和解读。

PI 电动工具大功率快充参考设计

PI这款电动工具大功率快充参考设计基于全新的PFC+LLC架构，可在保证高效率的同时，还能实现精简的外围电路设计。

PI 电动工具大功率快充参考设计正面特写。

PI 电动工具大功率快充参考设计底面PCB板特写，可以看到元件数量精简。

实测的该方案重326g。

整体长度（包括接线柱）实测得179mm。

PCB板长度为161.98mm。

宽度为70.57mm。

厚度约为29.22mm。

外观看完，接下来看看这款方案所使用到的芯片。

PFC控制器来自PI，型号为PFS5178F，是PI HiperPFS-5家族中的一员，采用PI专有的 InSOP-T28F 封装，具有良好的散热性能和高集成度，芯片内部集成 750V 氮化镓和控制器，可在宽负载情况下提供高功率因数和高效率。

PFS5178F在10-100%负载下效率均超过98%，待机功耗小于40mW，自带X电容放电、可选的分段式升压功能及电源好(POK) 信号输出，芯片采用数字控制，内置完善的保护功能，提高了可靠性、功率因数校正和效率的表现。可以应用于USB PD快充、PC电源、LCD屏幕电源等领域。

独立半桥功率芯片来自PI，型号为LCS7265C，是HiperLCS-2芯片组之一，内部集成600V FREDFET、上管和下管的驱动器、无损耗的电流检测，采用PI经典的InSOP-24超薄封装。

其内的隔离控制芯片同样是HiperLCS-2芯片组之一，型号LSR2000C，提供了FluxLink隔离反馈、输出检测以及同步整流管理，支持多种保护机制，内置防止“共通”机制、短路检测、过流、输入过欠压保护等。支持次级侧控制，具备快速的动态响应，稳压精度在负载范围及动态负载期间可维持1%。

HiperLCS-2芯片组采用PI经典的InSOP-24超薄封装，相较于传统的分立方案，简化了LLC电路设计，外围元件数量减少40%；同时也获得了高达98.1%的满载效率，并拥有小于50mW的空载功耗以及全面的保护功能。

得益于这种高集成、高效率架构，在设计大功率电源时可以无需使用散热片，同时也能满足PC电源80 PLUS钛金标准要求。

二极管来自威世，型号VS-5EWH06FN，可最小化开关损耗并减少开关元件和阻尼电路中的过度耗散。

VS-5EWH06FN详细资料。

同步整流管来自AOSMD，型号AONS66614。

整流二极管来自Diodes，型号B180B，采用保护环磨具结构，可提供瞬态保护，适合自动化组装，具有低功耗、高效率的特性，符合AEC-Q101标准，可靠性高。

充电头网总结

在快充电源领域，大功率快充已经成为了市场的未来发展趋势，尤其是掌握着主流快充标准的USB-IF协会发布了USB PD3.1快充标准，可实现最大240W的充电功率。

为了应对大功率电源的应用需求，PI推出了这套高性能的PFC+LLC电源方案，其中PFC功率因数校正部分采用了一颗芯片HiperPFS-5，内部集成PowiGaN功率器件，相较于传统分立器件方案集成度更高，外围器件更少，且可让升压电感尺寸缩小一半以上。LLC谐振和同步整流部分采用了HiperLCS-2芯片组，将控制器集成到一颗芯片中，功率半桥集成在另外一颗芯片中，与传统方案相比减少了40%的元件数量。

HiperPFS-5和HiperLCS-2芯片组拥有极高的转换效率，二者搭配使用，综合满载效率可达到95% 以上。外围精简和高效率都将有助于实现大功率、小尺寸电源设计，为未来大功率快充电源开发提供了全新的方案选择。