芯茂微 LP9961 是 SOP-16 封装的全集成 LLC 谐振控制器内部集成 600V 高压半桥驱动、高压启动、13V LDO、自适应死区和 12 种保护。本文以其在 400W/24V Demo 中的应用为线索逐项拆解五大集成功能的设计原理和实测参数。芯茂微 - LP9961 - LLC- 电源芯片- 集成驱动- 高压启动- 电源设计LP9961 深度解析一颗 SOP-16 如何搞定 600V 半桥驱动 高压启动 13V LDO 全维度保护一、背景LLC 控制器的集成度之困做中大功率 LLC 电源的工程师对以下场景不会陌生方案选型时LLC 控制器选一颗高压半桥驱动选一颗如 IR2110PFC 控制器再选一颗——三颗 IC 来自不同厂商引脚不兼容Layout 要来回权衡供电设计时PFC 控制器的 VCC 需要从变压器辅助绕组引一路过整流管、滤波电容、三端稳压——4~5 颗器件只为供一路电启动电路时高压母线上拉一组启动电阻通常 2~3 颗 1MΩ 串联电阻发热、待机功耗超标有时还得加继电器保护配置时过流加比较器、过压加分压电阻、过温加 NTC——每路保护都对应一组外围器件这些问题的根源不是 LLC 拓扑本身而是控制器的集成度不够。芯茂微 LP9961 的思路是把这些功能全部收进一颗 SOP-16 里。本文以其在400W/24V Demo搭配 LP6655 PFC 控制器中的实际应用为背景逐项拆解这五大集成功能。二、五大集成功能逐项拆解2.1 600V 高压半桥驱动传统方案在 LLC 控制器之外需要一颗独立的高压栅极驱动 IC如 IR2110、FAN7382 等配套自举二极管 自举电容 限流电阻。驱动 IC 的封装通常也是 SOP-8占用额外的 PCB 面积且自举电路的走线要短——在已经拥挤的 PCB 上又多了一组约束。LP9961 的实现HO 和 LO 引脚直接输出驱动信号到半桥 MOS 的栅极内部集成 600V 耐压电平移位电路和浮地驱动结构HB/HS 引脚配置自举电容。驱动性能参数如下参数典型值条件驱动上升时间30ns1nF 负载驱动下降时间20ns1nF 负载高压侧耐压600VHO/HB/HS驱动电源RVCC 13V 或 VCC内部供电在 400W Demo 中HO/LO 直接驱动两颗 600V/15A TO-247 半桥 MOS不需要任何中间驱动级。实际收益省掉一颗驱动 IC 自举二极管 自举电容PCB 上减少约 100mm² 的布板面积同时省去了驱动 IC 和 LLC 控制器之间的信号走线。2.2 高压启动HV 脚传统方案从高压母线上拉一组启动电阻通常 2~3 颗 1MΩ/1206 串联到 VCC 电容为芯片提供启动电流。启动后由辅助绕组接管供电。电阻上的持续漏电流会贡献待机功耗为了过能效有时需要加继电器在启动后断开——BOM 涨、失效率涨。LP9961 的实现HV 脚直连 400V PFC 母线内置高压启动管外部只需要一颗5kΩ 限流电阻。启动过程分两个阶段阶段VCC 条件充电电流作用1VCC 1V0.4mA小电流防短路2VCC 1V10mA大电流快速启动完成VCC 16.5V关闭 HV转辅助绕组供电待机状态下 HV 漏电流仅 50μA600V不会成为待机功耗的负担。这在 400W Demo 的 60mW 空载待机指标中起到了直接作用。2.3 13V LDORVCC传统方案PFC 控制器需要独立的 VCC 供电通常从辅助绕组取电经过整流肖特基 滤波电容 三端稳压 IC如 78L12得到稳定的 12~15V。这组电路至少 4 颗器件占用约 200mm² 的 PCB 面积。LP9961 的实现内部集成线性稳压器从 RVCC 引脚输出13V最大 160mA。在 400W Demo 中RVCC 直接接到LP6655 的 VCC 引脚为 PFC 控制器提供完整的供电。参数典型值说明RVCC 输出电压13V—最大输出电流160mA足以驱动 PFC 控制器 驱动供电对象LP6655 VCC400W Demo 典型接法RVCC 的容量选择需满足 ≥ 自举电容的 5 倍外部放置 4.7μF 0.1μF 滤波电容。2.4 自适应死区控制传统方案死区时间靠数据手册公式计算、靠示波器反复调试。负载一变化最优死区点就漂移——死区设短了有共通风险设长了体二极管导通损耗增加。LP9961 的实现通过检测半桥中点HS 脚的电压变化斜率dV/dt自动判断体二极管导通时刻动态调节死区时长。最大死区1000ns从重载到轻载全范围保持 ZVS 条件。自适应死区 容性区规避ISNS 检测谐振电流极性检测到容性区强制抬频两者配合确保 MOS 管在整个工作范围内不出现硬开关。这也是 400W Demo 在 230VAC 下达到 93.5% 满载效率的关键技术支撑。2.5 全维度保护12 种LP9961 内部集成了完整的保护体系所有保护通过芯片内部硬件实现不需要外接比较器或基准源保护项检测方式阈值触发行为输入欠压UVBO 脚分压3.0V停止开关输入过压OVBO 脚分压可配置停止开关输出过压OVPDET 脚辅助绕组采样28V锁定关机输出过流 OCP1ISNS 峰值检测4 周期触发最快响应输出过流 OCP2ISNS 平均检测2ms中等响应输出过流 OCP3ISNS 低阈值50ms防过载过温保护内部结温检测150℃关机滞回 30℃容性区规避ISNS 电流极性硬件强制抬频频率拉高至退出谐振电容放电HS 脚 10mA 放电Cr 放电至 21V重启前执行保护机制覆盖了 400W 电源可能出现的所有异常场景且不需要增加任何外围器件。三、LP9961 核心参数汇总参数项典型值说明封装SOP-1618 功能脚 2 NC工作频率范围35kHz ~ 1MHz宽频适配多场景高压脚耐压600VHV / HO / HB / HSVCC 启动电压16.5V范围 15.5~17.5VRVCC 输出13V / 160mALDO供外部 PFC驱动上升 / 下降时间30ns / 20ns1nF 负载最大自适应死区1000ns动态调整待机 HV 漏电流50μA600V过温保护150℃滞回 30℃轻载模式Burst / Skip 可编程LL/SS 脚外接电阻四、方案特点与优势4.1 一颗芯片替代三部分电路LP9961 集成了 LLC 控制器 600V 半桥驱动 高压启动 13V LDO。传统方案需要 LLC 控制器 驱动 IC 启动电阻串 辅助供电电路四部分LP9961 一颗 SOP-16 全部覆盖。4.2 外围器件大幅减少以 400W Demo 为例LP9961 LP6655 两颗芯片的控制区外围仅需少量采样电阻、滤波电容和反馈元件外围器件数量较传统分立方案减少 30% 以上。4.3 全负载范围 ZVS自适应死区 容性区规避双重机制确保从空载到满载 MOS 管始终保持 ZVS 软开关直接贡献 93.5% 的满载效率230VAC。4.4 待机功耗 60mWHV 待机漏电 50μA 可编程 Skip 突发模式空载功耗压到 60mW 以下过六级能效无压力。4.5 零额外保护成本12 种保护全部芯片内部硬件实现无需外加比较器、基准源或分压网络。五、适用场景应用场景与 LP9961 的匹配点400W 工业开关电源全链路保护 宽压 90-265VAC 150℃ 过温服务器电源模块93.5% 效率降低散热压力高集成度适配 1U 高度TV 电源待机 60mW 过能效标准SOP-16 节省布板空间大功率适配器24V/16.7A 宽频 35kHz-1MHz 适配动态调压LED 照明电源PF0.99 THD8% 可编程 Burst/Skip六、选型参考清单评估 LP9961 方案时以下几点可直接核验是否需要外部高压驱动 IC→ LP9961 已集成 600V 驱动HO/LO 直出是否需要独立启动电路→ HV 直连母线1 颗 5kΩ 电阻完成是否需要给 PFC 芯片单独供电→ RVCC 13V/160mA 直供 LP6655是否需要外加保护电路→ 12 种保护全内置死区是否需要人工调试→ 自适应死区全范围自动调节整体效率预期→ 93.5%230VAC/ 92.8%110VAC待机能否过能效→ 60mW资料获取方式本文涉及的芯茂微 400W/24V DemoLP9961LP6655全套设计资料已打包包含以下内容完整原理图PDF 高清标注版PCB Layout 设计源文件完整 BOM 表含物料型号与规格LP9961 LP6655 完整规格书Datasheet变压器与谐振腔参数设计指南同步整流 MOS 选型与驱动匹配说明获取方式点赞 收藏本文在评论区回复关键词【LP9961深度】资料包将在 24 小时内通过 CSDN 私信发送
LP9961 深度解析：一颗 SOP-16 如何搞定 600V 半桥驱动 + 高压启动 + 13V LDO + 全维度保护
芯茂微 LP9961 是 SOP-16 封装的全集成 LLC 谐振控制器内部集成 600V 高压半桥驱动、高压启动、13V LDO、自适应死区和 12 种保护。本文以其在 400W/24V Demo 中的应用为线索逐项拆解五大集成功能的设计原理和实测参数。芯茂微 - LP9961 - LLC- 电源芯片- 集成驱动- 高压启动- 电源设计LP9961 深度解析一颗 SOP-16 如何搞定 600V 半桥驱动 高压启动 13V LDO 全维度保护一、背景LLC 控制器的集成度之困做中大功率 LLC 电源的工程师对以下场景不会陌生方案选型时LLC 控制器选一颗高压半桥驱动选一颗如 IR2110PFC 控制器再选一颗——三颗 IC 来自不同厂商引脚不兼容Layout 要来回权衡供电设计时PFC 控制器的 VCC 需要从变压器辅助绕组引一路过整流管、滤波电容、三端稳压——4~5 颗器件只为供一路电启动电路时高压母线上拉一组启动电阻通常 2~3 颗 1MΩ 串联电阻发热、待机功耗超标有时还得加继电器保护配置时过流加比较器、过压加分压电阻、过温加 NTC——每路保护都对应一组外围器件这些问题的根源不是 LLC 拓扑本身而是控制器的集成度不够。芯茂微 LP9961 的思路是把这些功能全部收进一颗 SOP-16 里。本文以其在400W/24V Demo搭配 LP6655 PFC 控制器中的实际应用为背景逐项拆解这五大集成功能。二、五大集成功能逐项拆解2.1 600V 高压半桥驱动传统方案在 LLC 控制器之外需要一颗独立的高压栅极驱动 IC如 IR2110、FAN7382 等配套自举二极管 自举电容 限流电阻。驱动 IC 的封装通常也是 SOP-8占用额外的 PCB 面积且自举电路的走线要短——在已经拥挤的 PCB 上又多了一组约束。LP9961 的实现HO 和 LO 引脚直接输出驱动信号到半桥 MOS 的栅极内部集成 600V 耐压电平移位电路和浮地驱动结构HB/HS 引脚配置自举电容。驱动性能参数如下参数典型值条件驱动上升时间30ns1nF 负载驱动下降时间20ns1nF 负载高压侧耐压600VHO/HB/HS驱动电源RVCC 13V 或 VCC内部供电在 400W Demo 中HO/LO 直接驱动两颗 600V/15A TO-247 半桥 MOS不需要任何中间驱动级。实际收益省掉一颗驱动 IC 自举二极管 自举电容PCB 上减少约 100mm² 的布板面积同时省去了驱动 IC 和 LLC 控制器之间的信号走线。2.2 高压启动HV 脚传统方案从高压母线上拉一组启动电阻通常 2~3 颗 1MΩ/1206 串联到 VCC 电容为芯片提供启动电流。启动后由辅助绕组接管供电。电阻上的持续漏电流会贡献待机功耗为了过能效有时需要加继电器在启动后断开——BOM 涨、失效率涨。LP9961 的实现HV 脚直连 400V PFC 母线内置高压启动管外部只需要一颗5kΩ 限流电阻。启动过程分两个阶段阶段VCC 条件充电电流作用1VCC 1V0.4mA小电流防短路2VCC 1V10mA大电流快速启动完成VCC 16.5V关闭 HV转辅助绕组供电待机状态下 HV 漏电流仅 50μA600V不会成为待机功耗的负担。这在 400W Demo 的 60mW 空载待机指标中起到了直接作用。2.3 13V LDORVCC传统方案PFC 控制器需要独立的 VCC 供电通常从辅助绕组取电经过整流肖特基 滤波电容 三端稳压 IC如 78L12得到稳定的 12~15V。这组电路至少 4 颗器件占用约 200mm² 的 PCB 面积。LP9961 的实现内部集成线性稳压器从 RVCC 引脚输出13V最大 160mA。在 400W Demo 中RVCC 直接接到LP6655 的 VCC 引脚为 PFC 控制器提供完整的供电。参数典型值说明RVCC 输出电压13V—最大输出电流160mA足以驱动 PFC 控制器 驱动供电对象LP6655 VCC400W Demo 典型接法RVCC 的容量选择需满足 ≥ 自举电容的 5 倍外部放置 4.7μF 0.1μF 滤波电容。2.4 自适应死区控制传统方案死区时间靠数据手册公式计算、靠示波器反复调试。负载一变化最优死区点就漂移——死区设短了有共通风险设长了体二极管导通损耗增加。LP9961 的实现通过检测半桥中点HS 脚的电压变化斜率dV/dt自动判断体二极管导通时刻动态调节死区时长。最大死区1000ns从重载到轻载全范围保持 ZVS 条件。自适应死区 容性区规避ISNS 检测谐振电流极性检测到容性区强制抬频两者配合确保 MOS 管在整个工作范围内不出现硬开关。这也是 400W Demo 在 230VAC 下达到 93.5% 满载效率的关键技术支撑。2.5 全维度保护12 种LP9961 内部集成了完整的保护体系所有保护通过芯片内部硬件实现不需要外接比较器或基准源保护项检测方式阈值触发行为输入欠压UVBO 脚分压3.0V停止开关输入过压OVBO 脚分压可配置停止开关输出过压OVPDET 脚辅助绕组采样28V锁定关机输出过流 OCP1ISNS 峰值检测4 周期触发最快响应输出过流 OCP2ISNS 平均检测2ms中等响应输出过流 OCP3ISNS 低阈值50ms防过载过温保护内部结温检测150℃关机滞回 30℃容性区规避ISNS 电流极性硬件强制抬频频率拉高至退出谐振电容放电HS 脚 10mA 放电Cr 放电至 21V重启前执行保护机制覆盖了 400W 电源可能出现的所有异常场景且不需要增加任何外围器件。三、LP9961 核心参数汇总参数项典型值说明封装SOP-1618 功能脚 2 NC工作频率范围35kHz ~ 1MHz宽频适配多场景高压脚耐压600VHV / HO / HB / HSVCC 启动电压16.5V范围 15.5~17.5VRVCC 输出13V / 160mALDO供外部 PFC驱动上升 / 下降时间30ns / 20ns1nF 负载最大自适应死区1000ns动态调整待机 HV 漏电流50μA600V过温保护150℃滞回 30℃轻载模式Burst / Skip 可编程LL/SS 脚外接电阻四、方案特点与优势4.1 一颗芯片替代三部分电路LP9961 集成了 LLC 控制器 600V 半桥驱动 高压启动 13V LDO。传统方案需要 LLC 控制器 驱动 IC 启动电阻串 辅助供电电路四部分LP9961 一颗 SOP-16 全部覆盖。4.2 外围器件大幅减少以 400W Demo 为例LP9961 LP6655 两颗芯片的控制区外围仅需少量采样电阻、滤波电容和反馈元件外围器件数量较传统分立方案减少 30% 以上。4.3 全负载范围 ZVS自适应死区 容性区规避双重机制确保从空载到满载 MOS 管始终保持 ZVS 软开关直接贡献 93.5% 的满载效率230VAC。4.4 待机功耗 60mWHV 待机漏电 50μA 可编程 Skip 突发模式空载功耗压到 60mW 以下过六级能效无压力。4.5 零额外保护成本12 种保护全部芯片内部硬件实现无需外加比较器、基准源或分压网络。五、适用场景应用场景与 LP9961 的匹配点400W 工业开关电源全链路保护 宽压 90-265VAC 150℃ 过温服务器电源模块93.5% 效率降低散热压力高集成度适配 1U 高度TV 电源待机 60mW 过能效标准SOP-16 节省布板空间大功率适配器24V/16.7A 宽频 35kHz-1MHz 适配动态调压LED 照明电源PF0.99 THD8% 可编程 Burst/Skip六、选型参考清单评估 LP9961 方案时以下几点可直接核验是否需要外部高压驱动 IC→ LP9961 已集成 600V 驱动HO/LO 直出是否需要独立启动电路→ HV 直连母线1 颗 5kΩ 电阻完成是否需要给 PFC 芯片单独供电→ RVCC 13V/160mA 直供 LP6655是否需要外加保护电路→ 12 种保护全内置死区是否需要人工调试→ 自适应死区全范围自动调节整体效率预期→ 93.5%230VAC/ 92.8%110VAC待机能否过能效→ 60mW资料获取方式本文涉及的芯茂微 400W/24V DemoLP9961LP6655全套设计资料已打包包含以下内容完整原理图PDF 高清标注版PCB Layout 设计源文件完整 BOM 表含物料型号与规格LP9961 LP6655 完整规格书Datasheet变压器与谐振腔参数设计指南同步整流 MOS 选型与驱动匹配说明获取方式点赞 收藏本文在评论区回复关键词【LP9961深度】资料包将在 24 小时内通过 CSDN 私信发送
