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茂睿芯推出一款240W高性能PFC+LLC相關大功率電源解決方案

Meraki Integrated茂睿芯 ? 來源:Integrated茂睿芯 ? 2024-03-20 17:16 ? 次閱讀

一、背景

隨著設備智能化程度的提高,以及對能耗更加苛刻的要求,對于高效大功率電源系統的需求越來越多。為此,茂睿芯陸續推出了PFC、LLC、LLC SR相關大功率電源解決方案,覆蓋100-2000W的模擬電源系統,滿足用戶對大功率電源系統日益增長的需求。為了充分降低客戶的設計難度,節省調試時間,茂睿芯推出了240W的全國產電源參考設計,以便客戶參考。

高頻化、高效率、高功率密度已成為當前開關電源技術發展的主流趨勢,雖然開關頻率增加能縮小磁性元件體積,但也會產生各種新的問題。開關損耗隨著開關頻率的增加成比例地上升、功率器件的運行軌跡超出安全工作區(SOA),不利于器件可靠性、過高的di/dt和dv/dt將產生嚴重的電磁干擾(EMI),而軟開關技術的出現,可以有效降低開關損耗、減小功率器件應力以及改善電源效率。

二、茂睿芯 240W高性能電源板

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MK2562+MK2189+MK1620的 240W 電源演示板

為使讀者更加清晰了解我們的大功率高性能電源解決方案,我司特推出了PFC(MK2562)+LLC(MK2189)+SR(MK1620)全套方案-240W 高性能電源板,它具有高PF、低THD、高頻高效率、低器件應力等特點,適用于工業電源、LED驅動、服務器及TV等應用場景。

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典型應用框圖

三、產品特點

1、CrM PFC 控制器 MK2562

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MK2562 封裝圖

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MK2562 系列產品一覽表

1.1 MK2562產品特點

超低的THD

完善的保護功能

擁有BI/BO與動態OVP保護,保障系統連續工作的同時及時響應保護從而提高系統可靠性

低靜態電流與啟動電流:20uA@12V Vcc

低啟機噪聲、應力

1.2MK2562 引腳功能說明

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MK2562 引腳說明表

2、LLC控制器 MK2189

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MK2189 封裝圖

2.1 MK2189 產品特點

VCC支持26Vmax在-40~125℃工作條件

死區可調,可編程死區時間

Burst頻率可選

可編程軟起動

優化啟機序列,降低啟機應力

2.2 MK2189 引腳功能說明

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MK2189 引腳說明表

3、雙通道 LLC SR控制器 MK1620

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MK1620 封裝圖

3.1 MK1620 產品特點

寬Vcc供電電壓4.7~38V

超低靜態電流<75uA

雙通道獨立差分采樣

高效率自適應啟動控制策略

雙通道互鎖機制

DCM ringing 振鈴誤觸

10 ns超快關斷傳輸延時

2.5A max下拉電流

3.2 MK1620 引腳功能說明

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MK1620 引腳說明表

四、應用領域

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五、應用性能

1、整機效率

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MK2562+MK2189+MK1620效率測試表

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MK2562+MK2189+MK1620效率與輸出負載關系圖

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MK2562+MK2189+MK1620功率因數與輸出負載關系圖

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MK2562+MK2189+MK1620諧波與輸出負載關系圖

2、整機待機功耗

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MK2562+MK2189+MK1620待機功耗表

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MK2562+MK2189+MK1620待機功耗圖

3、輸出紋波

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MK2562+MK2189+MK1620輸出紋波表

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MK2562+MK2189+MK1620輸出紋波圖

4、動態測試

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MK2562+MK2189+MK1620動態表+圖

5、關鍵器件應力

5.1 PFC MK2562 MOS啟機應力

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MK2562 啟機波形圖

5.2 LLC MK2189 啟機應力

LLC 啟動初始,系統開環工作,若直接以較低的開關頻率工作,會造成諧振腔電流過沖,嚴重時可能損壞功率器件。MK2189擁有軟啟時間配置功能,通過設置 SS 管腳并聯電容,調節軟啟工作時間;啟動時,芯片給 SS 電容充電,隨 SS 管腳電壓上升,開關頻率逐漸降低,實現軟啟保護功能,可有效降低啟機諧振腔電流應力。

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MK2189 可編程軟起圖

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MK2189 軟啟波形圖

5.3 優化啟機序列

優化后的啟機序列使得在瞬態下擁有非常低的電流及電壓應力,使得變壓器、諧振電感設計功率器件擁有充足得余量,選型上成本更具優勢,更加從容。

131bf7ee-e696-11ee-a297-92fbcf53809c.png1329146a-e696-11ee-a297-92fbcf53809c.png

MK2189 LLC不對稱啟機減小啟機電流波形圖

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MK2189滿載12A穩態工作下的上、下管電壓及諧振電流波形圖

另外MK2189D的DT引腳提供了死區時間可調功能,在不用的應用條件下,可以調整電阻R 對死區時間進行編程。

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MK2189D 死區時間編程曲線

5.4 LLC同步整流MK1620

啟機時,Gate下拉將Vgs鉗位在一個較低的電壓(720mV)防止Vgs被Vdg帶起導致MOS誤導通。

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MK1620啟機驅動鉗位圖

開通時,快速建立驅動,關斷時,2.5A的下拉電流在極短的時間內關斷MOS。

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MK1620靜態驅動、下拉電流圖

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MK1620滿載下SR MOS的Vds電壓應力圖

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MK1620滿載下SR MOS的穩態應力

6、雷擊浪涌能力

整機通過共模6KV、差模4KV雷擊浪涌測試。

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MK2562+MK2189+MK1620雷擊浪涌波形

六、DEMOBOM

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MK2562+MK2189+MK1620 材料清單

七、原理圖

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MK2562+MK2189+MK1620原理圖

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MK2562+MK2189+MK1620PCBlayout 圖

八、DEMO 磁性材料

1、PFC 電感規格書

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2、LLC 諧振電感規格書

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3、LLC 變壓器規格書

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九、設計工具介紹

1、PFC MK2562計算表格

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2、LLC MK2189計算

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3、SR MK1620計算工具

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PFC(MK2562)+LLC(MK2189)+SR(MK1620)這一集成方案不僅在電源轉換效率、電壓穩定性和功率因數校正方面表現出色,還具備出色的抗干擾能力,能有效提升了整體系統的穩定性和可靠性,助力國產新能源新基建!




審核編輯:劉清

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原文標題:產品方案 I 茂睿芯240W高性能PFC+LLC全套方案詳解

文章出處:【微信號:Meraki Integrated茂睿芯,微信公眾號:Meraki Integrated茂睿芯】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。

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