原创 HiperLCS高频LLC转换器提升电源效率并减小占板面积

Power Integrations(PI)公司日前推出的全新HiperLCS系列高压LLC电源IC将控制器、高压端和低压端驱动器及两个MOSFET同时集成 到了一个低成本封装中(图1、图2)。高度集成的HiperLCS IC具有出色的设计灵活性，既可提升电源效率(最高效率可超过97%)，又可帮助缩小产品尺寸，即利用高频工作(最高达750 kHz)来减小变压器的尺 寸和输出电容的占板面积。

图1：集成功率MOSFET的高效率谐振控制器HiperLCS。

图2：高集成度LLC解决方案极大简化设计。

LLC转换器因效率高且能设计出小体积的电源，与其他的高压拓扑结构相比，在服务器和PC电源、电视机以及LED路灯等应用领域一直以来更受设计师的青 睐，但其设计难度也非常大。HiperLCS器件通过在一个IC中提供所有必需功能，可令这些挑战迎刃而解。在设计过程中，使用该器件最多可以省去30个 分立式无源元件，从而实现简化设计过程、节省板上空间、降低装配成本和增强可靠性(图3、图4)。

图3：端到端高效率及低待机功耗电源原理图。

图4：HiperLCS大幅减小设计尺寸。

HiperLCS器件所具有的高开关频率可使设计师在输出环路中使用低成本的SMD陶瓷电容，从而取代了体积大、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750 kHz峰值开关频率下实现出色的变压器利用率。此外，PI最新的高散热效率超薄eSIP-16C封装还能进一步节省空间和减小 散热片尺寸(图5)。

图5：使用HiperLCS可降低尺寸及成本。

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66 kHz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250 kHz(获得最大功率的频率)下效率可达96%。

PI产品营销经理Chris Lee表示：“设计LLC转换器是一项复杂的工作。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控制。而对我们最新的 HiperLCS产品系列来说，关键元件已集成在同一个IC中，在制造过程中已进行了微调以优化驱动器中MOSFET的配对。这样可确保在超薄LED背光 电视机、PC主电源、服务器、电信和网络设备、LED路灯以及激光打印机等应用中获得高效可靠的性能。采用HiperLCS器件的设计可轻松超出 ENERGY STAR 4.0和5.0及80 PLUS金级和银级PC能效标准所设定的性能基准。”

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。设计过程中辅以PI的实时设计和建模工具PI Xls，可极大简化电源设计师的工作。

HiperLCS器件采用新型超薄eSIP-16C封装，现已开始供货，基于10,000片的订货量单价为每片2.28美元(LCS700)。有关包括产 品介绍视频、数据手册及参考设计在内的详细技术信息，可访问PI公司网站www.powerint.com/en/hiperlcs获取。