详解必易微半桥LLC谐振型开关电源控制器KPE2593X 高性能电流模式控制
新品推出背景
正如《必易微推出高性能电流模式控制，半桥 LLC 控制器 KPE2592X》所述，半桥 LLC 谐振型开关电源控制器 KPE2592X 采用电流模式 (Current Mode, CM) 控制，将谐振电容电压直接引入到闭环控制，系统环路带宽提高，环路响应速度加快。
相对于电压模式 (Voltage Mode, VM) 控制，这带来诸多系统性能上的改善，如启动过冲电流小，短路保护速度快，动态负载下输出电压波动小，环路参数易于调试等，系统的可靠性和稳定性得以大幅提升。 必易微在 KPE2592X 完成国产替代的基础上，推出了自主创新的、易于调试的高可靠性电流模式 LLC 谐振型开关电源控制器 KPE2593X。相对于 KPE2592X，其管脚 8 修改为 CS 管脚，用于检测谐振腔电流，可实现逐周期过流保护功能及容性区保护功能，为客户提供更多的选择。
图 1 |KPE2593X典型应用电路图
KPE2593X 的产品亮点
亮点一
逐周期过流保护，谐振电流应力可控
通过 CS 管脚采集谐振腔电流，可实现逐周期过流保护(CBC OCP)功能。这样保证在任意工况，谐振电流都处于设计范围内，避免器件过电流应力而损坏，系统可靠性得以提高。
图 2 |KPE2593X 逐周期过流保护波形
亮点二
容性区保护功能，避免半桥桥臂直通
对于 LLC 变换器，为实现上管的 ZVS 开通，上管开通前谐振电流需为负值，谐振电流通过上管的续流二极管导通。而谐振电流为正值时，上管不允许开通，否则会出现桥臂直通，功率器件有损坏风险。
同理，为实现下管的 ZVS 开通，下管开通前谐振电流需为正值，谐振电流通过下管的续流二极管导通。而谐振电流为负值时，下管不允许开通，否则会出现桥臂直通，功率器件有损坏风险。
图 3 |KPE2593X容性区保护功能波形图
芯片根据 CS 管脚检测的谐振电流的大小和方向，自适应控制上下管驱动开通时刻，避免桥臂直通风险。
芯片进入容性区工作时，谐振电流的相位会超前 HB 电压，桥臂有直通风险。KPE2593X 在上下管驱动开通过程中，会监测谐振电流幅值的变化，提前关断驱动，避免进入容性区工作。
图 4 |KPE2593X容性区保护功能波形图，提前关断
亮点三
打嗝 Burst 模式优化
KPE2593X 会根据内部设定的打嗝周期目标 (例如 5ms)，来自适应地调节打嗝出驱动的脉冲序列，从而避免打嗝周期过长而输出纹波电压大幅增加。
亮点四
轻载降频模式
系统进入轻载后，开关频率升高，为提高轻载效率，常规的措施是让芯片进入打嗝模式工作，但这会导致输出纹波电压增加。为了改善轻载的输出电压纹波，噪音及效率问题，KPE2593X 引入轻载降频模式，通过特殊的脉冲序列控制，降低开关频率的同时，芯片不进入打嗝状态。
图 5 |KPE2593X轻载降频模式
亮点五
PFCVDD 管脚打嗝时关闭
在一些低待机的应用场合，系统输出空载时，为降低待机损耗，前级 PFC 需要做关机处理。KPE2593X 提供了进打嗝后关闭 PFCVDD 管脚供电的功能选项，可用于打嗝时关闭前级 PFC 控制器的供电，或断开高压采样的分压电阻，以优化待机损耗。
亮点六
X 电容放电功能及 HVBOP 功能
为了防止用户在拔下电源时意外触碰交流输入端子而导致被电击，需要在 CX1 电容上并联放电电阻(R1、R2)。但放电电阻的存在会增加系统待机功耗。芯片集成了输入掉电检测和 X 电容放电功能，可以省去放电电阻，并有效降低待机功耗。同时 HV 管脚具备了交流输入欠压的保护功能。
图 6 |输入掉电检测及X-CAP 放电功能框图
亮点七
完备的保护功能，提高系统可靠性
表 1 |芯片保护功能列表
KPE2593X 版本选择
KPE2593X 具有较多的可配置参数，目前可供货的版本有 KPE2593A，KPE2593B 和 KPE2593C。对于轻载效率及纹波无严苛要求的应用场合，推荐使用 KPE2593B 版本。而 KPE2593C 支持恒功率输出。
表 2 |KPE2593X不同版本对应参数选型
总结
基于半桥 LLC 谐振变换器架构的 KPE2593X，适用于中大功率的 LLC 应用场合 (100W~3000W)，不仅具备电流模式控制的优点，还通过采集谐振腔电流，实现逐周期过流保护功能及容性区保护功能。轻载降频功能的引入，在提升轻载效率的同时，改善轻载噪音问题，优化轻载输出电压纹波。芯片可配置功能齐全，参数配置灵活，简化了系统控制及保护电路的设计。
关于必易微
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