一、背景

隨著設備智能化程度的提高，以及對能耗更加苛刻的要求，對于高效大功率電源系統的需求越來越多。為此，茂睿芯陸續推出了PFC、LLC、LLC SR相關大功率電源解決方案，覆蓋100-2000W的模擬電源系統，滿足用戶對大功率電源系統日益增長的需求。為了充分降低客戶的設計難度，節省調試時間，茂睿芯推出了240W的全國產電源參考設計，以便客戶參考。

高頻化、高效率、高功率密度已成為當前開關電源技術發展的主流趨勢，雖然開關頻率增加能縮小磁性元件體積，但也會產生各種新的問題。開關損耗隨著開關頻率的增加成比例地上升、功率器件的運行軌跡超出安全工作區（SOA），不利于器件可靠性、過高的di/dt和dv/dt將產生嚴重的電磁干擾（EMI），而軟開關技術的出現，可以有效降低開關損耗、減小功率器件應力以及改善電源效率。

二、茂睿芯 240W高性能電源板

MK2562+MK2189+MK1620的 240W 電源演示板

為使讀者更加清晰了解我們的大功率高性能電源解決方案，我司特推出了PFC（MK2562)+LLC(MK2189)+SR(MK1620)全套方案-240W 高性能電源板，它具有高PF、低THD、高頻高效率、低器件應力等特點，適用于工業電源、LED驅動、服務器及TV等應用場景。

典型應用框圖

三、產品特點

1、CrM PFC 控制器 MK2562

MK2562 封裝圖

MK2562 系列產品一覽表

1.1 MK2562產品特點

超低的THD

完善的保護功能

擁有BI/BO與動態OVP保護，保障系統連續工作的同時及時響應保護從而提高系統可靠性

低靜態電流與啟動電流：20uA@12V Vcc

低啟機噪聲、應力

1.2MK2562 引腳功能說明

MK2562 引腳說明表

2、LLC控制器 MK2189

MK2189 封裝圖

2.1 MK2189 產品特點

VCC支持26Vmax在-40~125℃工作條件

死區可調，可編程死區時間

Burst頻率可選

可編程軟起動

優化啟機序列，降低啟機應力

2.2 MK2189 引腳功能說明

MK2189 引腳說明表

3、雙通道 LLC SR控制器 MK1620

MK1620 封裝圖

3.1 MK1620 產品特點

寬Vcc供電電壓4.7~38V

超低靜態電流<75uA

雙通道獨立差分采樣

高效率自適應啟動控制策略

雙通道互鎖機制

防DCM ringing 振鈴誤觸

10 ns超快關斷傳輸延時

2.5A max下拉電流

3.2 MK1620 引腳功能說明

MK1620 引腳說明表

四、應用領域

五、應用性能

1、整機效率

MK2562+MK2189+MK1620效率測試表

MK2562+MK2189+MK1620效率與輸出負載關系圖

MK2562+MK2189+MK1620功率因數與輸出負載關系圖

MK2562+MK2189+MK1620諧波與輸出負載關系圖

2、整機待機功耗

MK2562+MK2189+MK1620待機功耗表

MK2562+MK2189+MK1620待機功耗圖

3、輸出紋波

MK2562+MK2189+MK1620輸出紋波表

MK2562+MK2189+MK1620輸出紋波圖

4、動態測試

MK2562+MK2189+MK1620動態表+圖

5、關鍵器件應力

5.1 PFC MK2562 MOS啟機應力

MK2562 啟機波形圖

5.2 LLC MK2189 啟機應力

LLC 啟動初始，系統開環工作，若直接以較低的開關頻率工作，會造成諧振腔電流過沖，嚴重時可能損壞功率器件。MK2189擁有軟啟時間配置功能，通過設置 SS 管腳并聯電容，調節軟啟工作時間；啟動時，芯片給 SS 電容充電，隨 SS 管腳電壓上升，開關頻率逐漸降低，實現軟啟保護功能，可有效降低啟機諧振腔電流應力。

MK2189 可編程軟起圖

MK2189 軟啟波形圖

5.3 優化啟機序列

優化后的啟機序列使得在瞬態下擁有非常低的電流及電壓應力，使得變壓器、諧振電感設計功率器件擁有充足得余量，選型上成本更具優勢，更加從容。

MK2189 LLC不對稱啟機減小啟機電流波形圖

MK2189滿載12A穩態工作下的上、下管電壓及諧振電流波形圖

另外MK2189D的DT引腳提供了死區時間可調功能，在不用的應用條件下，可以調整電阻R 對死區時間進行編程。

MK2189D 死區時間編程曲線

5.4 LLC同步整流MK1620

啟機時，Gate下拉將Vgs鉗位在一個較低的電壓（720mV）防止Vgs被Vdg帶起導致MOS誤導通。

MK1620啟機驅動鉗位圖

開通時，快速建立驅動，關斷時，2.5A的下拉電流在極短的時間內關斷MOS。

MK1620靜態驅動、下拉電流圖

MK1620滿載下SR MOS的Vds電壓應力圖

MK1620滿載下SR MOS的穩態應力

6、雷擊浪涌能力

整機通過共模6KV、差模4KV雷擊浪涌測試。

MK2562+MK2189+MK1620雷擊浪涌波形

六、DEMOBOM

MK2562+MK2189+MK1620 材料清單

七、原理圖

MK2562+MK2189+MK1620原理圖

MK2562+MK2189+MK1620PCBlayout 圖

八、DEMO 磁性材料

1、PFC 電感規格書

2、LLC 諧振電感規格書

3、LLC 變壓器規格書

九、設計工具介紹

1、PFC MK2562計算表格

2、LLC MK2189計算

3、SR MK1620計算工具

PFC（MK2562)+LLC(MK2189)+SR(MK1620)這一集成方案不僅在電源轉換效率、電壓穩定性和功率因數校正方面表現出色，還具備出色的抗干擾能力，能有效提升了整體系統的穩定性和可靠性，助力國產新能源新基建！

審核編輯：劉清