前言

自 USB PD 3.1 引入 EPR 機(jī)制后，單口輸出功率被擴(kuò)展到最高 240W，這使得為高性能筆記本、迷你臺(tái)式機(jī)以及部分產(chǎn)業(yè)設(shè)備提供通過 USB-C 的大功率供電成為現(xiàn)實(shí)。這個(gè)規(guī)范的出現(xiàn)，既帶來了更高的能量密度需求，也對(duì)適配器的拓?fù)浜驮骷岢隽烁鼑?yán)格的設(shè)計(jì)要求。

在大功率 PD3.1 適配器的實(shí)現(xiàn)中，工程師越來越傾向于采用兩級(jí)方案，即前級(jí)做功率因數(shù)校正（PFC），后級(jí)采用 LLC 諧振或半橋 LLC 拓?fù)渥龈綦x DC-DC。這樣的分段設(shè)計(jì)能在多端口與可擴(kuò)展功率輸出場景下兼顧效率、熱管理與電磁兼容性；而 LLC 本身通過共振實(shí)現(xiàn)寬負(fù)載范圍內(nèi)的零電壓開關(guān)（ZVS），可以有效降低開關(guān)損耗并提升系統(tǒng)功率密度，是高瓦數(shù)快充方案的主流選擇之一。

從器件角度看，LLC 控制器芯片是決定轉(zhuǎn)換效率、負(fù)載適應(yīng)性與系統(tǒng)穩(wěn)定性的關(guān)鍵。市場上已有多款面向高功率變換的 LLC 控制器與同步整流控制器被廣泛應(yīng)用于 PD3.1 參考設(shè)計(jì)與量產(chǎn)產(chǎn)品中，參考設(shè)計(jì)資料與行業(yè)測評(píng)也頻繁把具體芯片型號(hào)列入方案中以供工程選型。

充電頭網(wǎng)將匯總那些在支持 PD3.1產(chǎn)品中被實(shí)際采用過的 LLC 控制器芯片，幫助讀者在高功率快充設(shè)計(jì)中更有依據(jù)地做出選型與優(yōu)化判斷。

MPS 芯源半導(dǎo)體

芯源HR1211

MPS HR1211是一顆多模式PFC和電流模式LLC二合一控制器，而傳統(tǒng)芯片如果要實(shí)現(xiàn)這一功能，需要2-3顆進(jìn)行組合搭配，外圍電路會(huì)變得復(fù)雜。值得一提的是，MPS HR1211可通過UART接口編程，內(nèi)置的節(jié)能技術(shù)可使HR1211在全工作范圍實(shí)現(xiàn)優(yōu)化效率。HR1211的PFC控制器使用獲得專利的數(shù)字電流控制體系來實(shí)現(xiàn)混合的CCM和DCM工作模式。

二合一控制器在業(yè)界也被工程師親切的稱呼為COMBO。COMBO在英文里的意思是“結(jié)合物”，而COMBO驅(qū)動(dòng)器就是把CD—RW刻錄機(jī)和DVD光驅(qū)結(jié)合在一起的“復(fù)合型一體化”驅(qū)動(dòng)器。

MPS HR1211將PFC控制器和LLC控制器整合到一個(gè)封裝里面，類似COMBO，其數(shù)字內(nèi)核并可根據(jù)負(fù)載情況進(jìn)行聯(lián)動(dòng)控制，獲得更高的輕載效率。

HR1211采用數(shù)字控制內(nèi)核，芯片內(nèi)置多個(gè)獨(dú)立的ADC用于檢測輸入電壓，PFC輸出電壓，LLC反饋電壓和PFC峰值開關(guān)電流。檢測數(shù)值送到HR1211內(nèi)置的數(shù)字控制內(nèi)核進(jìn)行比較，配合芯片內(nèi)專有的數(shù)字算法，進(jìn)行實(shí)時(shí)反饋控制。HR1211支持多種完善的保護(hù)措施，如熱關(guān)斷、PFC開環(huán)保護(hù)、過壓保護(hù)、過流限制和過流保護(hù)、超功率保護(hù)等多重保護(hù)。值得一提的是，HR1211空載待機(jī)功耗＜100mW。

同時(shí)HR1211支持高壓啟動(dòng)，智能X電容放電。PFC級(jí)工作頻率最高250kHz，支持可編程的抖頻，可編程的軟啟動(dòng)和Burst，可編程的AC欠壓保護(hù)，逐周期電流限制和其他保護(hù)功能。

應(yīng)用案例：

1、拆解報(bào)告：L Lab愛蘭博140W 2C1A氮化鎵充電器

2、拆解報(bào)告：瑞嘉達(dá)140W三USB-C口氮化鎵充電器

3、拆解報(bào)告：摩米士140W 2C1A氮化鎵充電器

4、拆解報(bào)告：lifeme魅藍(lán)140W 2C1A氮化鎵充電器

芯源HR1270

MPS HR1270是HR1211的后續(xù)升級(jí)型號(hào)，同樣是一款多模式PFC+LLC控制器，內(nèi)置省電技術(shù)有助于電源設(shè)計(jì)在整個(gè)工作范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)最優(yōu)效率。

HR1270 PFC控制器同樣支持CCM/DCM多模式，高壓啟動(dòng)和智能X電容放電，LLC側(cè)同樣內(nèi)置600V半橋驅(qū)動(dòng)器，內(nèi)部集成自舉二極管，工作頻率高達(dá)500KHz，支持豐富的保護(hù)功能。

應(yīng)用案例：

1、拆解報(bào)告：今翔140W 3C1A氮化鎵快充充電器

芯源HR1275

HR1275 是一款集成了CrM/DCM的多模式PFC+LLC二合一控制器。該芯片可通過 UART 接口進(jìn)行配置，根據(jù)需求調(diào)節(jié)參數(shù)，優(yōu)化電源設(shè)計(jì)。該芯片空載功耗低于 85mW，啟動(dòng)時(shí)采用高壓電流源，并可通過智能 X 電容器在交流掉電期間進(jìn)行放電。

在 PFC 控制方面，HR1275 從輕負(fù)載到滿負(fù)載均可保持高效率，同時(shí)具備智能谷值開關(guān)技術(shù)和輸入電容電流補(bǔ)償功能，減少噪聲并提升系統(tǒng)效率。LLC 控制部分采用電流模式控制，支持精確的突發(fā)模式進(jìn)出控制，具備 600V 高側(cè)柵極驅(qū)動(dòng)能力，并具有自適應(yīng)死區(qū)時(shí)間調(diào)整和電容模式保護(hù)。該芯片還具有過溫、過流和過功率保護(hù)，支持最高 500kHz 的工作頻率，適用于高效電源設(shè)計(jì)。

應(yīng)用案例：

1、拆解報(bào)告：氘鋒150W全能充GaN充電器PA0228

NXP 恩智浦

恩智浦TEA2016AAT

NXP TEA2016AAT芯片采用薄型窄體 SO16 封裝，內(nèi)置高壓啟動(dòng)，集成LLC和PFC控制器以及對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)器。TEA2016AAT集成X電容放電，正常輸出信號(hào)指示。

芯片采用谷底/零電壓開關(guān)以減小開關(guān)損耗，全負(fù)載范圍內(nèi)都保持高轉(zhuǎn)換效率，并且符合最新的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，空載輸入功率＜75mW。同時(shí)TEA2016AAT還具有完整全面的保護(hù)功能，包括電源欠壓保護(hù)、過功率保護(hù)、內(nèi)部和外部過熱保護(hù)、精確的過壓保護(hù)、過流保護(hù)和浪涌保護(hù)等保護(hù)功能。

NXP TEA2016AAT是一款面向高效諧振電源的數(shù)字可配置LLC和PFC組合控制器。同時(shí)集成了 LLC 控制器功能以及 DCM 和 QR 模式下工作的PFC控制器。借助TEA2016AAT可以構(gòu)建出完整的諧振電源，不僅設(shè)計(jì)簡單，所需組件數(shù)也很少。

該芯片采用數(shù)字架構(gòu)，基于高速數(shù)字內(nèi)核控制器，在開發(fā)過程中可調(diào)節(jié)LLC和PFC控制器的工作和保護(hù)設(shè)置，并根據(jù)設(shè)置值運(yùn)行，為獲得高度可靠的實(shí)時(shí)性能提供了保障。

TEA2016AAT符合能源之星、美國能源部、歐盟生態(tài)設(shè)計(jì)指令、歐盟行為準(zhǔn)則的能效法規(guī)，且滿足其他一些準(zhǔn)則?？捎糜谂_(tái)式電腦和一體機(jī)電源、液晶電視、筆記本電腦電源適配器和打印機(jī)電源。相比PFC和LLC采用獨(dú)立芯片的方案，NXP方案只采用一顆IC，大大簡化了初級(jí)設(shè)計(jì)并提高電源可靠性及效率，獲得眾多電源廠商青睞。

應(yīng)用案例：

1、拆解報(bào)告：錦鴻泰140W 2C1A三口氮化鎵充電器

2、拆解報(bào)告：科沃140W 1A1C氮化鎵充電器

3、拆解報(bào)告：科沃140W雙USB-C氮化鎵充電器

4、拆解報(bào)告：公牛240W 3C1A氮化鎵桌面充電器

5、拆解報(bào)告：廣數(shù)140W 2C1A氮化鎵充電器

6、拆解報(bào)告：安克14合1雷電5桌面充電擴(kuò)展塢

7、PD3.1 140W 2C1A氮化鎵充電器拆解，智融旗艦芯SW3566H成品量產(chǎn)

8、拆解報(bào)告：倍思140W 2C1A氮化鎵充電器

9、拆解報(bào)告：綠聯(lián)140W 2C1A氮化鎵充電器

10、拆解報(bào)告：綠聯(lián)200W 4C1A智充魔盒Ultra+

恩智浦TEA2017AAT

恩智浦最新推出了TEA2017AAT數(shù)字配置的多模式PFC+LLC一體化控制器，相比TEA2016AAT，PFC級(jí)支持CCM運(yùn)行模式。

恩智浦TEA2017AAT是一款數(shù)字化可配置LLC和PFC組合控制器，用于高效諧振電源。它包括LLC和PFC控制器功能。PFC經(jīng)配置可在DCM/QR、CCM固定頻率或支持所有操作模式的多模式下運(yùn)行，優(yōu)化PFC效率。TEA2017AAT能夠構(gòu)建一個(gè)完整的諧振電源，電源設(shè)計(jì)簡便，組件數(shù)量少。TEA2017AAT采用小型窄條SO16封裝。

TEA2017AAT數(shù)字架構(gòu)基于高速可配置硬件狀態(tài)機(jī)，確?？煽啃?、實(shí)時(shí)性。在電源開發(fā)過程中，LLC和PFC控制器的多種操作和保護(hù)設(shè)置都可以通過向設(shè)備加載新設(shè)置來進(jìn)行調(diào)整，以滿足特定的應(yīng)用要求。專有TEA2017AAT配置內(nèi)容未經(jīng)授權(quán)無法復(fù)制，配置安全得以保證。

與傳統(tǒng)的諧振拓?fù)湎啾?，TEA2017AAT由于采用LLC低功耗模式，在低負(fù)載時(shí)表現(xiàn)出非常高的效率。此模式在連續(xù)切換(也稱為大功率模式)和間歇模式之間的功率區(qū)域內(nèi)運(yùn)行。

應(yīng)用案例：

1、拆解報(bào)告：綠聯(lián)300W 4C1A五口PD氮化鎵快充充電器

2、拆解報(bào)告：TOMAX拓瑪140W 3C1A氮化鎵充電器

恩智浦TEA2226AT

恩智浦TEA2226AT是一款數(shù)字化可配置控制器，芯片內(nèi)部集成高壓啟動(dòng)和X電容放電，內(nèi)部集成驅(qū)動(dòng)器，支持通過圖形用戶界面配置參數(shù)。TEA2226AT支持多種可配置的保護(hù)功能，具有優(yōu)秀的空載功耗，采用SO16封裝。

應(yīng)用案例：

1、拆解報(bào)告：安克250W 4C2A氮化鎵桌面充電器

Silergy矽力杰

矽力杰SY5505AHXP

PFC+LLC二合一控制器，絲印GGNFGZ，實(shí)際型號(hào)SY5505AHXP，來自Silergy矽力杰。

應(yīng)用案例：

1、拆解報(bào)告：酷態(tài)科15號(hào)140W 3C1A充電器

ST意法半導(dǎo)體

意法STNRG011

意法半導(dǎo)體推出了一款數(shù)字控制的PFC+LLC二合一控制器STNRG011，采用SO20封裝，相比傳統(tǒng)兩顆芯片實(shí)現(xiàn)的電源方案具有更少的外部器件，更低的空載功耗，更高的輕載效率和動(dòng)態(tài)響應(yīng)提升。

意法半導(dǎo)體的STNRG011是一顆數(shù)字化多模式PFC+ST專利time shift控制模式的LLC控制器，內(nèi)置800V高壓啟動(dòng)電路，內(nèi)置輸入電壓檢測和X電容放電功能，可降低待機(jī)功耗。內(nèi)置的PFC控制器支持輸入電壓前饋，THD優(yōu)化以及頻率限制，運(yùn)行在增強(qiáng)型固定導(dǎo)通時(shí)間模式下的臨界模式。

STNRG011內(nèi)置整套的PFC保護(hù)，諧振半橋的時(shí)間方便控制，支持快速突發(fā)模式的增強(qiáng)型輕載突發(fā)模式，內(nèi)置完整的半橋保護(hù)功能。可用于開放式電源、平板電視電源、PC電源和適配器應(yīng)用。

STNRG011采用SO20封裝，引腳采用區(qū)塊化設(shè)計(jì)，將高壓和驅(qū)動(dòng)引腳與采樣引腳分開，便于電路優(yōu)化設(shè)計(jì)。內(nèi)置8位數(shù)字內(nèi)核控制，內(nèi)置數(shù)字算法和硬件模擬電路，實(shí)現(xiàn)高性能和高可靠的電源設(shè)計(jì)。芯片內(nèi)置ROM存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)算法，參數(shù)可在生產(chǎn)階段存儲(chǔ)在器件存儲(chǔ)器中，實(shí)現(xiàn)靈活的功能配置。并支持UART引腳通信，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控功能，連接外部存儲(chǔ)器或從外部存儲(chǔ)器更新內(nèi)部存儲(chǔ)信息。

應(yīng)用案例：

1、拆解報(bào)告：同長盛180W 3C2A氮化鎵桌面充電器

2、古石 x 意法188W多口桌面充電器參考設(shè)計(jì)解析

絲印CD1271

初級(jí)主控芯片絲印CD1271，為PFC+LLC二合一主控。

應(yīng)用案例：

1、拆解報(bào)告：酷態(tài)科30號(hào)超級(jí)電能站Ultra

充電頭網(wǎng)總結(jié)

LLC 控制器作為高功率 PD3.1 快充適配器中承擔(dān)能量傳遞與效率優(yōu)化的關(guān)鍵器件，其設(shè)計(jì)選擇直接影響到整機(jī)的效率、熱管理與可靠性。隨著充電器向更高功率、更高密度和更多端口方向演進(jìn)，具有寬負(fù)載效率、良好同步整流支持與完整保護(hù)邏輯的 LLC 控制器，已成為廠商在性能與成本間做出平衡的核心考量點(diǎn)。

從產(chǎn)業(yè)鏈角度看，LLC 控制器的技術(shù)成熟度與生態(tài)完整性決定了高瓦數(shù)快充能否規(guī)?；慨a(chǎn)，即控制器廠商提供的參考設(shè)計(jì)、驅(qū)動(dòng)程序與評(píng)估工具，正在把復(fù)雜的系統(tǒng)級(jí)優(yōu)化工作下沉，幫助整機(jī)廠縮短開發(fā)周期并提升一次通過率。此外，器件的集成化與與下游磁性、散熱解決方案的協(xié)同優(yōu)化，會(huì)逐步把“設(shè)計(jì)難度”轉(zhuǎn)化為可復(fù)用的模塊化方案，降低進(jìn)入門檻并推動(dòng)產(chǎn)品多樣化。