大功率高性能 PFC+LLC 方案 | KP2806+KP2591 国产方案助力大功率电源设计
新品推出背景
随着电源功率等级的提升，电源系统的性能要求也越来越严格，传统的反激架构已无法满足大功率的电源设计，LLC 架构因其软开关、高效率等优势成为大功率电源设计的绝佳选择，搭配 PFC 架构使用，可适用于各种大功率应用场合。
针对大功率电源设计，必易微推出了大功率高性能 PFC+LLC 控制器 KP2806+KP2591，适用于 PD 电源、LED 电源、电视机板卡电源等应用场合，该组合方案具备诸多技术亮点，下面我们进行详细介绍。
KP2806+KP2591 典型应用电路图
KP2806 产品亮点
KP2806 芯片引脚图
KP2806 是一款高性能、准谐振式 (QR) 升压型 (Boost) 恒压功率因数校正 (PFC) 控制器，可自适应地工作在临界导通模式 (CRM) 和断续导通模式 (DCM)。芯片采用 SOT23-6 封装，通过多功能管脚复用，真正做到了小而精的特点，占用更小的 PCB 空间，方便客户实现更小的体积和更低的设计成本。
除此之外，KP2806 还具备如下技术亮点：
亮点 1
可调 TONMAX：
实现不同系统的 THD 最优设计
PFC 工作在 CRM 模式具有良好的 THD 性能，为适应各种应用场合，KP2806 集成了系统参数配置功能，通过调节电阻 Rset 的阻值，可以选择不同的 TONMAX 等系统参数，保证芯片在不同设计要求下，均能满载工作在 CRM 模式，实现系统的 THD 最优设计。
针对功率开关为氮化镓 (GaN) 的高频应用，所需电感量小，为避免满载进入降频模式，推荐使用 12μs 的档位；针对功率开关为 Cool-mos 的低频应用，所需电感量大，推荐使用 18μs 的档位，同时保证了系统的带载能力；此外，芯片还设置了不同的 TZCD_DELAY 参数档位，客户可根据实际系统的震荡频率，设置不同的开关管导通延时，以获取精准的谷底导通效果，优化系统效率。
不同 Rset 阻值对应的系统参数表
亮点 2
高功率因数：
满载 PF>0.95，THD<10%
KP2806 可以自适应地工作在 CRM 和 DCM 模式，在 CRM 和 DCM 模式下都可实现输入电流的平均值 (开关周期内) 与输入电压的瞬时幅值成正比，从而理论上实现 PF=1 的目标；同时芯片在正弦波靠近谷底附近进行 Ton 补偿，改善交越失真问题，进一步优化 THD。
300W Demo 全负载范围
PF 和 THD 测试数据
亮点 3
无需辅助绕组：简化电感设计
芯片集成了消磁信号检测技术，支持单绕组电感应用，CZ 管脚通过分压电阻检测 Boost 电感是否消磁结束，搭配不同的 TZCD_DELAY 档位，实现精准的谷底导通功能，从而大幅降低系统的开关损耗，优化系统效率。同时在不同频率下，谷底位置保持一致，也有利于 THD 的改善。
KP2806 谷底导通原理和实验波形
亮点 4
输出电压两档设定(Boost Follow)
一款芯片适用不同系统架构
为了满足不同系统架构的 PFC 母线输出电压需求，KP2806 设计了固定输出电压版本和两档可变输出电压版本，客户可根据实际后级电路拓扑，选择合适的芯片版本，实现系统的最优设计。
搭配反激架构应用时，推荐使用两档可变输出电压版本芯片，低压输入时，较低的母线输出电压，可有效降低开关损耗，优化系统效率。
搭配 LLC 架构应用时，推荐使用固定输出电压版本芯片，使系统满载工作在谐振频率点附近，充分发挥 LLC 电路的效率优势。
亮点 5
输入线电压前馈补偿：
过载一致性好
芯片通过 CZ 管脚检测输入线电压的信息，进而实现输入线电压前馈补偿功能，优化系统在不同输入电压下过载功率的一致性。
不同输入电压的过载功率曲线
亮点 6
完备的保护功能：
保证系统可靠运行
KP2806 集成有完备的保护功能，如 VDD 欠压保护功能 (UVLO)、VDD 过压保护 (VDD OVP)、输入欠压保护 (BOP)、输出欠压保护 (UVP)、两极输出过压保护 (OVP)、逐周期电流限制 (OCP)、异常过流保护 (AOCP)、过热保护 (OTP) 以及管脚开/短路保护，保证了系统应用的可靠性。
芯片保护功能列表
KP2591 产品亮点
KP2591 芯片引脚图
KP2591 是一款基于半桥 LLC 谐振变换器的谐振型开关电源控制器，集成了半桥驱动，可直接 50% 占空比驱动功率管，其驱动电压钳位至 12V，最高工作频率支持 350kHz。
除此之外，KP2591 还具备如下技术亮点：
亮点 1
可配置工作模式：
待机损耗<200mW
为了降低系统待机损耗，芯片可通过 STB 管脚的电阻配置，使系统工作在低待机模式，该工作模式下开关频率由 SS 管脚电压决定，可以降低 Burst 开关频率，减小待机损耗。
KP2591 待机实验波形
KP2591 待机损耗测试数据
亮点 2
支持无 PFC 的设计应用
KP2591 在前级无 PFC 稳压电路应用时，可通过配置 SEL 管脚的电阻值，设置芯片工作在无 PFC 工作模式，通过调节内部电路的阈值和参数(如过压过流保护阈值)，使芯片适用于更低输入电压下的工作，支持无 PFC 的设计应用。
SEL 管脚电阻对应的操作模式
亮点 3
可配置软启时间：
优化启机应力
LLC 启动初始，系统开环工作，若直接以较低的开关频率工作，会造成谐振腔电流过冲，严重时可能损坏功率器件。KP2591 集成了软启时间配置功能，通过设置 SS 管脚并联电容，调节软启工作时间；启动时，芯片给 SS 电容充电，随 SS 管脚电压上升，开关频率逐渐降低，实现软启保护功能，可有效降低启机谐振腔电流应力。
(SS 管脚电容 10nF，
软启时间约 7ms)
(SS 管脚电容 33nF，
软启时间 21.6ms)
开机软启实验波形
亮点 4
可靠的容性区保护功能:
提升系统可靠性
LLC 系统进入容性工作区，功率器件应力剧增，存在功率器件损坏的风险，KP2591 集成了容性区保护功能和自适应死区时间控制功能，保证系统的可靠运行。
芯片通过 CS 管脚检测谐振电流、DEM 管脚检测辅助绕组电压的方式组合实现容性区保护功能，通过直观的检测 CS 电流信号相位，并利用 DEM 电压信号相位辅助判决，在进入容性区之前提前关断驱动，防止功率管击穿。
容性区保护工作原理
启动过程中，因为谐振电容初始电压为 0，谐振电流不对称，良好的死区时间控制，既可以防止系统进入容性工作区，导致功率器件损坏，又可以实现软开关，优化系统效率。
自适应死区
控制原理
启机瞬间,自适应死区
时间调节波形
亮点 5
性能升级：
可直接替换外商同类产品 XX6A31
KP2591 采用 SOP-16 封装，客户可直接使用 KP2591 替换外商同类产品 XX6A31，BOM 器件完全相同，简化了客户的产品替代升级。
亮点 6
完备的保护功能：
保证系统可靠运行
KP2591 集成有完备的保护功能，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。
芯片保护功能列表
Demo 展示
如图所示为必易微开发的 142W 电视机板卡电源 Demo，该方案采用 PFC+LLC+Buck 的三级架构，前级电源采用 KP2806+KP2591 方案，后级调光输出采用高精度、深度调光降压型 LED 恒流驱动器 KP1601。样机适用于全压输入范围 (90-265Vac)，输出 12V/3.5A 的恒压电源和 150-200V/0.5A 的恒流电源，分别用于 MCU 供电和液晶显示供电。整机具有低待机、高效率以及高线性度的调光曲线等特点。
Demo 主要性能
性能 1
整机待机损耗 <300mW
性能 2
满载效率 >88%
性能 3
满载 PF>0.96，THD<15%
性能 4
高线性度的调光曲线
总结
必易微专注技术研发，推出的大功率高性能 PFC+LLC 电源解决方案 KP2806+KP2591，可满足各种应用场合的大功率电源设计，KP2591 芯片可直接替换外商同类产品，大大缩短了客户电源方案的替换时间，助力客户电源系统的研发升级。
