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在高压电源转换电路设计中,诸如电源噪声、开关频率、开关损耗、电源体积、可靠性等问题一直是关键所在。与其它的高压拓扑结构相比,LLC转换器因效率高且设计的电源体积小,在高压电源适用领域一直受到设计师的青睐,不过其设计难度也非常大。
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在高压电源转换电路设计中,诸如电源噪声、开关频率、开关损耗、电源体积、可靠性等问题一直是关键所
在。与其它的高压拓扑结构相比,LLC转换器因效率高且设计的电源体积小,在高压电源适用领域一直受到设计
师的青睐,不过其设计难度也非常大。
在
设计结构和关键特性
LLC转换器设计比较复杂,最大的挑战是需要合理配置所有电路以消除交叉传导,并对各种寄生元件进行精确的控制。据
PI产品市场经理Andrew Smith介绍,HiperLCS集成了关键元件,包括多功能控制器、高压端和低压端栅极驱动以及两个功率
MOSFET的LLC半桥功率级(可最多省去30个外围元件),并在制造过程中进行了微调以优化驱动器中MOSFET的配对。该器件
中的变频控制器提供零电压开关,从而消除了开关损耗。
HiperLCS器件的最高工作频率为1MHz,额定稳态工作频率可达500kHz,并允许在输出环路中使用低成本的SMD陶瓷电
容,从而取代体积大、可靠性差的电解电容,同时还可降低所需磁芯的尺寸。它还可在750kHz峰值开关频率下实现出色的变
压器利用率。另外,HiperLCS器件具有精确的占空比对称性可平衡输出整流管电流,从而提升效率。在300kHz下典型值为
50% ±0.3%。
考虑到设计需求的不同,HiperLCS器件有两种使用方式。对于高效率设计,其谐振控制电路可提供极低的功率损耗,能
使设计在66kHz额定开关频率下达到97%以上的效率。如果成本和尺寸决定设计准则,可优先采用高开关频率。在后面这种情
况下,仍能实现较高效率,例如,在250kHz(获得最大功率的频率)下效率可达96%。 此外,HiperLCS器件允许用户通过设置
死区时间和软启动等关键电路参数来获得最佳方案,从而达到改进设计的目的。在设计过程中,设计工程师可以应用PI的实时
设计和建模工具
保护及封装
与PI其它电源IC一样,HiperLCS具有全面的故障处理及电流限制,包括可编程的电压缓升/跌落阈值和迟滞,欠压(UV)及
过压(OV)保护,可编程的过流保护(OCP),短路保护(SCP)和过热保护(OTP)。在封装上,HiperLCS系列采用的是适合高功率
及高频率的超薄eSIP-16C封装,该封装能够降低装配成本并减小PCB布局的环路面积,可通过一个夹片快速安装到散热片,
可省去多个用于外部MOSFET的TO220封装(图2)。其外露的散热金属部分与地电位相连,使得封装和散热片之间无需Silpad
导热绝缘垫片。eSIP-16C的封装引脚交错排列,可简化PCB的走线路径并满足高压爬电要求,HiperLCS的推出完善了PI端到
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weixin_38703468
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