开关电源知识库

横评:LLC 谐振控制器

版本:2026-10-04 重建版——原文件遗失后按库内各 IC 深读文件收敛重建;数值与结论均可溯源至库内文件。 出处格式 型号/文件号:00=规格书全译、01=引脚、02=原理、03=应用计算、04=排障、05=AN151 精译(仅 HR1000A 有)、RM=README。跨篇简写:基础概念=01_开关电源基础概念、HP-QR=QR 横评。源文件中「待核实/本库推算/业界经验/业界惯例」等标记原样保留;无现成出处的对比结论标(本库归纳)。〔对位注〕待核实与推断总表中以 HP(LLC) 引用本篇的条目(fr/Cr 反推、NRND 等)按本重建版口径对位。

LLC 谐振半桥把传能交给谐振腔:占空比固定在 50%,唯一的调节自由度是开关频率——增益由 fs/fr 与谐振腔参数(h、Q)共同决定(HR1000A/02 §4;HR1000A/05 §2.3 式 6)。库内两颗深读 IC 恰好代表两条实现路线:HR1000A 是电压模式变频(光耦误差→VCO)的经典实现,NCP1399 是电流模式谐振(CS 逐周期感知谐振腔状态)的旗舰(HR1000A/RM;NCP1399/RM)。本横评按板块纪律组织为族内分组 + 选型决策树 + 典型误用(30_经典IC精读/README)。

对象 角色 架构一句话 库内入口
HR1000A(MPS) 电压模式变频代表 + LLC 教材(自带 AN151 七步设计指南与 90 W 实例) 半桥 LLC,50% 占空比与 350 ns 死区固定,光耦→Fset 电流→VCO 调频(HR1000A/RM) HR1000A/README
NCP1399(onsemi) 电流模式谐振旗舰 CS 检测谐振电容分压(∝谐振电流积分)定导通时间,频率是“算出来的结果”(NCP1399/RM) NCP1399/README
HR1001(MPS) 定位参照(库内无深读) HR1000A 后继:自适应死区(ADTA)+容性模式保护(CMP),正补 HR1000A 两个固有短板 见 HR1000A/RM 头部生命周期注
MP6922(MPS) 次级搭档 双通道 SR,AN151 90 W 实例的次级整流 MP6922/README

选型速览

IC 一句话定位 适用场景 关键限制
HR1000A “边看手册边学 LLC”的最佳教材:DS 自带 90 W(19 V/4.7 A)实例,AN151 给出 FHA 建模→谐振腔定参→变压器绕组表七步流程与实测效率(HR1000A/RM 总结 9) 90~300 W 适配器/开放电源,追求“一颗 IC + 一支光耦”的极简控制电路;已有 PFC 前级、要联动与待机突发的两级架构(HR1000A/RM 适合谁) 已 NRND(新设计不推荐)(HR1000A/RM);固定 350 ns 死区、无容性模式保护、不做逐周期限流(HR1000A/RM 总结 4/7/10);“最高 600 kHz”写在特性表,实用停在 100~300 kHz(HR1000A/RM;02 §4)
NCP1399 电流模式谐振旗舰:逐周期过流、失谐保护、测量型启动都是控制律的副产品(NCP1399/RM 总结 2~4) 200~500 W 适配器/TV/工业/医疗电源;要过空载功耗法规(跳模式+Off 模式+PFC 联动成体系)(NCP1399/RM Applications/适合谁) CS 分压网络一处定三阈值(NCP1399/03 步骤 3);16 个选项后缀+A/B 版引脚语义不同(NCP1399/RM 总结 7;04 陷阱 1);<150 W 成本极敏感项目不如 QR 反激或简化 LLC(NCP1399/RM 不适合谁)

族内分组:电压模式变频 vs 电流模式谐振

两族分野在控制量:电压模式变频把“频率”当控制量(简单直观、外围极省),电流模式谐振把“谐振腔状态”当控制量(保护与动态是副产品、代价是采样网络与选项负担)。逐维对照如下(原表照录自 NCP1399/02 §2.4,该篇为 DS §10.6 口径):

维度 HR1000A(电压模式变频) NCP1399(电流模式谐振)
控制量 光耦误差→VCO→频率 CS 电流信息→导通时间(频率为结果)
小信号 谐振腔二阶极点在环内,穿越频率低 电流内环把谐振腔“包”进去,特性接近一阶〔业界对小信号的一般结论;DS 只定性称“最佳瞬态响应”〕
线电压前馈 无 有(电流瞬态直接进入调制)
容性区防护 间接:OCP 频移后备保护(HR1001 才有专用 CMP) 直接:撞线失败→重复上一有效 ton
频率设定 振荡器(设定即得) 无频率脚:fmin=tTON_MAX 选项、fmax 由谐振腔决定
死区 固定 350 ns 自动(dV/dt 实测)+ 800 ns 钳位
过载保护 两级 OCP + 打嗝 FB 慢通道 + CS 快通道 + TON_MAX

外围与心智负担的对应差异(本库归纳):HR1000A 的全部控制电路是“一颗 IC + 一支光耦”,但 CT/CSS/Burst 门限/打嗝定时都要人工整定(HR1000A/RM 适合谁;03 步骤 9~14);NCP1399 把频率、死区、软启动全部自动化,新增的唯一核心设计点是 CS 容性分压网络——分压比同时定义功率上限、OCP 点与失谐判据(NCP1399/03 步骤 3),另加一次“选后缀”决策(16 个选项,NCP1399/RM 总结 7)。

关键参数对比

参数 HR1000A NCP1399
控制架构 电压模式变频:占空比 48~52% 固定+调频,光耦电流→Fset→VCO(HR1000A/RM;02 §4) 电流模式谐振:CS(±5 V 双极性)撞 FB 基准定导通时间,分辨率 10 ns(NCP1399/RM;02 §2.2)
频率范围与设定 fmin/fmax 电阻编程:fmin=1/(3·CT·Rfmin)、fmax=1/(3·CT·(Rfmin∥RFmax));上限 600 kHz(HR1000A/RM;02 §3) 20~750 kHz;无频率脚:fmin 由 tTON_MAX 选项(7.7/9.5/11.2/16.3 µs typ)定,fmax 由谐振腔+10 ns 分辨率定(NCP1399/RM;03 步骤 4)
死区 固定 300~400 ns(typ 350 ns),不可调(HR1000A/RM) 自动:dV/dt 阈值 210 V/µs typ,钳位 800 ns typ(NCP1399/RM)
栅驱动 1.5 A 拉/2 A 灌,Rsource 4 Ω/Rsink 2 Ω(HR1000A/RM) 0.5 A 源/1 A 灌,ROH 16 Ω/ROL 5 Ω(NCP1399/RM)
高侧供电 集成 600 V 自举二极管,BST 漏流 ≤10 µA @600 V(HR1000A/RM) 600 V 驱动集成、VBOOT 620 V max,外接 Dboot/Rboot(Rboot ≥3.3 Ω DS 下限)(NCP1399/RM;03 步骤 5)
过流保护 两级 OCP:0.8 V 频移限流→1.5 V 锁定;明确不做逐周期限流(HR1000A/RM;05 §3.7.C) 逐周期过流为控制律副产品:CS 故障 5 脉冲(@100 kHz ≈50 µs)+FB 慢通道 80~360 ms 或 1000 脉冲(NCP1399/RM;02 §11)
容性模式/失谐 无专用保护(HR1001 的 CMP 才有);防线=从 fstart 高频启动+OCP 升频方向+fmin 留在感性区(HR1000A/04 陷阱 4) 失谐保护:CS 撞线失败→重复上一有效 ton,硬件状态阻断容性区(NCP1399/02 §2.3)
启动 fstart≥4×fmin 指数降频软启动;任何重启都带软启动(HR1000A/02 §7) 专利时序:先把 Cr 放电至 0 V(HB<10 V max 判完成)再按测量定第二脉冲;全数字软启动、无 SS 脚(NCP1399/RM;02 §8)
轻载/待机 突发模式:Burst 1.23 V ±100 mV 迟滞断波,恢复发波不重走软启动(HR1000A/RM;02 §8) 三级降档:跳模式(0.50 V+迟滞 23~730 mV 按选项)→Off 模式(ICC 27 µA typ)→DSS(NCP1399/RM)
Brown-out BO 1.25 V+12 µA(9~15 µA)电流迟滞;5.5 V 钳位兼输入 OVP,一脚三用(HR1000A/RM 总结 8) VBO 1.000 V+5 µA 迟滞电流阱+20 ms 滤波,关断点精度不受 IBO 容差影响(NCP1399/RM;02 §4)
OVP/OTP/锁存 BO 钳位 5.5 V(输入 OVP)+LATCH 1.85 V 锁存入口+OTP 150/120 ℃(HR1000A/RM) OVP/OTP 单脚复用:2.50 V/0.80 V,NTC 偏置 95 µA,滤波 37/330 ms(NCP1399/RM)
PFC 联动 PFC 脚:任一保护/突发即拉低停 PFC(六信号或门)(HR1000A/02 §2) PFC MODE 三态+P ON/OFF+10 s 定时器;待机可断母线分压器(NCP1399/RM)
供电 UVLO 11/8.2 V typ;启动 250 µA/工作 3 mA/故障残余 350 µA(均 typ)(HR1000A/RM) VCC_ON 15.8 V(AL/AM/AR/AS 为 12.0 V)/VCC_OFF 9.5 V;两级启动 0.5/9 mA;DSS(NCP1399/RM)
封装/热 SOIC16,θJA 80 ℃/W(HR1000A/RM) SOIC-16 NB(缺 2/13 脚增爬电),RθJA 130 ℃/W;TSD 124/137 ℃ 迟滞 30 ℃(NCP1399/RM)
库内设计实例 90 W:19.2 V/4.7 A,Lm=850 µH/Lr=100 µH,fr≈100 kHz/Cr≈26 nF(按 AN151 式 54 反推,本库推算,待核实),满载实测 92.86% @230 Vac(HR1000A/05 表 1/表 5;03 步骤 6;02 §6) 240 W TV:24 V/10 A,Lr=57 µH/Cr=20 nF/Lm=342 µH(fr≈150 kHz、m=6、Q=0.4),效率目标 ≥93%〔业界目标值,非 DS 数据〕(NCP1399/03 §1/步骤 1)
生命周期 NRND——“新设计不推荐”,后继 HR1001(HR1000A/RM) NCP1399AC 在产(NCP1399/03 §1)

逐颗点评

HR1000A:电压模式变频——把 LLC 的自由度收敛到一个频率

NCP1399:电流模式谐振——把谐振腔状态变成控制量

选型决策树

(决策树整体为本库归纳,每条分支出处随注)

Q0 功率段与成本?
├─ <150 W、成本极敏感 → QR 反激或简化 LLC 更经济(NCP1399/RM 不适合谁;HP-QR)
├─ 90~300 W、想系统学 LLC/极简外围 → HR1000A 路线,但先过 Q1(HR1000A/RM 适合谁)
└─ 200~500 W、严苛待机/高可靠 → NCP1399(NCP1399/RM 适合谁)
Q1 新项目量产?
├─ 是 → HR1000A 已"新设计不推荐"(HR1000A/RM):选 NCP1399,或与原厂确认 HR1001
│        供货(ADTA+CMP 正补固定死区/无容性模式保护两个短板,HR1000A/RM 头部注)
└─ 否(学习/维修/存量维护)→ HR1000A+AN151 仍是最佳教材(HR1000A/RM;NCP1399/RM 不适合谁)
Q2(选 NCP1399)保护语义(安规)?
└─ 锁定(如 AF/AT)/自恢复(如 AC)由 16 个后缀定——下单级决策,选项之间连锁、一次想全
   (NCP1399/03 步骤 4/§1;04 陷阱 1)
Q3(选 NCP1399)holdup/最低工作频率?
└─ tTON_MAX=11.2 µs→fmin≈41.7 kHz;16.3 µs→fmin≈29 kHz——更低 fmin 占成本,
   先算保持时间需求再选(NCP1399/03 步骤 4)
Q4(选 NCP1399)待机家族?
└─ Active OFF(Ay,配次级 off 控制器持续拉低 FB)/Active ON(By,REM 光耦)——按整机辅助
   架构定(NCP1399/03 步骤 9;04 陷阱 11)
Q5(选 HR1000A)频率编程起点?
└─ CT=470 pF+Rfmin=12 kΩ→fmin=59.1 kHz 是官方评估板实值,可直接复用;低温应用
   CT ≤330 pF(HR1000A/03 步骤 9;02 §3)

典型误用与家族共性陷阱

LLC 通用陷阱(收敛自 HR1000A/04、/05 与 NCP1399/04;场景归组为本库归纳,每行出处随注)

误用场景 机理与后果 对策
holdup 增益裕量直接沿用官方值 AN151 口径“最低频率 60 kHz 处可达增益 1.41>1.25 ✓”,本库按式 6 复算 M(60 kHz)≈1.23~1.25——两口径差异待核实;按 1.25 设计=可用增益刚好覆盖 holdup 需求、零裕量(HR1000A/02 §6;03 步骤 7) 按 1.25 做设计、把 1.41 当“含峰值点/裕量的官方值”看待;holdup 实测不够就降 Lm/降 h 重来(HR1000A/03 步骤 7)
PFC 关断点与谐振腔能力各自为政 BO 关断 260 V 需 M=1.54,对 m=6/Q=0.4 的峰值增益 1.6~1.8〔近似值〕仅约 10% 裕量;裕量不够则轻载/低母线交叉点失稳、DT_MAX 反复触发进 NDT_MAX 故障(NCP1399/03 步骤 2;04 陷阱 6) “PFC 关断点”与“谐振腔低母线能力”联立设计;确认 PFC 关断后最低母线仍在感性区(NCP1399/04 陷阱 6,业界经验)
忘了容性区红线 fn<fr/√(1+h) 本例 fn≈0.32 以下容性区禁止:电流超前电压→硬开通;启动、输出短路、holdup 末段母线坍塌是三个危险窗口(HR1000A/02 §6;04 陷阱 4) fmin 编程留在感性区;启动从 fstart 起步;NCP1399 由失谐保护硬件阻断(HR1000A/04 陷阱 4;NCP1399/02 §2.3)
把 burst 门限当公式算 HR1000A 宽输入下门限漂移:RB1/RB2 无闭式公式、按最低输入实测修整(HR1000A/02 §8) 按最低输入、门限负载实测 Burst 波形调 RB1/RB2(HR1000A/02 §8,业界经验);NCP1399 跳模式啸叫查迟滞选项与 V1st_MUPPER_SKIP(NCP1399/04 陷阱 7)
突发间隙 VCC 靠“应该够” 深跳模式突发间隙无驱动、VCC 靠电容维持(ICC_SKIP 750 µA typ);跌破 VCC_OFF=9.5 V 后 By 版重启/Ay 版误入 off(NCP1399/04 陷阱 2) 按“突发间隔×ICC_SKIP”算容量:100 ms 间隔 47 µF 只跌 1.6 V(NCP1399/03 步骤 6;04 陷阱 2)
把硬开关限流的直觉套用到 LLC 逐周期限流物理不可行——频变要到下一周期才影响传能(HR1000A/05 §3.7.C);直接停振重启还可能落进容性区(HR1000A/02 §9.1) HR1000A:频移→锁定→打嗝三段降级(02 §9);NCP1399:CS 快通道 5 脉冲 vs FB 慢通道 80~360 ms,差约三个数量级(NCP1399/02 §11)
测量方式污染被测对象 示波器探头接 HB 脚会经探头电阻给谐振电容放电(DS 原文警告),空载深跳模式波形不可信(NCP1399/04 陷阱 4) 改看 MLOWER/VCC;必须看 HB 用 ≥10 MΩ 差分探头并记录“探头加载”变量(NCP1399/04 陷阱 4)

通用设计纪律(FHA、Q 值、死区 ZVS——按 HR1000A/05 精译与 NCP1399/03 口径归纳)

两颗各自的专属雷点

与其他拓扑的取舍

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