与传统的 PWM 变换器相比，谐振型变换器经过控制开关频率来调节输出电压，能轻松实现功率开关管的软开关，这带来诸多优点，如更高的效率，更好的 EMI 特性，较少的无源器件等。
相对于其它谐振型变换器，LLC 谐振型变换器具有如下优点：可以在全负载范围内实现软开关 (ZVS)，以较窄的频率变化区间实现宽增益范围，谐振环流更小。因此，它已成为中高功率应用中最热门的拓扑结构。
必易微在 2022 年已推出高性能电压模式控制，半桥 LLC 谐振型开关电源控制器 KPE2591X，目前已在大家电、工业电源、电动车充电器、中大功率适配器等领域得到普遍的应用。
电压模式控制 (Voltage Mode，VM) 通过高精度电压控制振荡器 (VCO) 调节开关频率，其控制策略简单且易于实现，适用于负载动态变化较小的应用场合。 然而，电压模式控制存在以下局限性：
电压模式控制本质上是单电压环控制，谐振腔信号并未直接参与闭环反馈控制，也未建立输入电压前馈机制。当输入电压或者输出负载发生明显的变化后，系统要等待输出电压出现变化后，通过较慢的反馈环路去影响 VCO 的参考电压，进而改变开关频率，调节谐振腔增益，最终达到新的稳态点。这一过程导致环路响应延迟时间长，动态响应性能变差。
系统启动时，由于输出端配置了较大容量的电解电容，即便引入了软启动逻辑 (例如开关频率从最高值逐步降低)，但由于环路响应速度较慢，启动过程中电流过冲仍然很大。
控制芯片需设置单独的管脚用于过流保护功能，以应对启动，短路等恶劣工况。在系统启动时，输出端的大容量电解电容初始电压为 0V，相当于短路。为了尽最大可能避免启动过程中误触发过流保护，过流保护延时需设计的较长，通常为 10ms 以上。
在电压模式控制下，频率控制到输出的系统传递函数存在二阶极点，这使得环路不容易稳定，需引入环路补偿电路以降低系统的穿越频率，从而避开双极点的不利影响。然而，这样会导致系统的闭环带宽明显降低，动态响应速度变慢。此外，环路补偿电路常常要设计为多极点多零点系统，这使得环路参数调试困难。
针对上述应用痛点，必易微推出高性能，电流模式控制 (Current Mode，CM)，半桥 LLC 谐振型开关电源控制器 KPE2592X，以提供中高功率下高性能的 LLC 解决方案。
电流模式控制本质上是一种电压外环和电流内环的双环控制策略。通过检验测试谐振腔的信号 (谐振电感电流积分，或者谐振电容电压)，与电压外环形成的参考信号作比较，从而调节开关频率。由于谐振腔信号直接参与闭环控制，环路延迟时间显著缩短。当输入电压发生明显的变化时，流入谐振腔的能量相应变化，因此电流模式控制在功能上等效于引入了输入电压前馈机制。
引入电流内环后，控制到输出的系统传递函数如下图所示，在整个低频段内均表现为一阶系统的特性。这种特性使得环路易于稳定，环路补偿参数容易调试。同时，系统可以在一定程度上完成更高的穿越频率，从而明显提升动态响应速度。
在启动过程中，除了通过逐步降低开关频率实现软启动，芯片还直接控制谐振电容电压的振幅逐步增加，从而限制了谐振腔的输出能量，因此启动电流过冲小。
在系统发生短路故障时，谐振腔能量会迅速累积，芯片通过检验测试谐振腔的信号后，能快速识别短路状态并触发保护，从而无需额外增设专用的过流保护管脚。
KPE2592X 是一款基于半桥型 LLC 谐振变换器的谐振型开关电源控制器。芯片集成 650V 半桥驱动，可直接输出 50% 占空比的互补驱动。芯片基于电流模式控制，最高工作频率达到 750kHz。
KPE2592X 具有诸多优点，以实现高性能，高可靠性的 LLC 功能。
芯片内部设定最小死区时间和最大死区时间，并通过检验测试 HB 管脚的电压变化斜率 dv/dt，用于自适应地控制死区时间的大小。
当负载逐步降低时，为维持输出电压稳定，并降低轻载损耗，LLC 会进入打嗝模式。可通过配置 BURST 管脚对地电阻，调节系统进入打嗝模式的功率点。
当变压器的辅助绕组和副边绕组耦合，辅助绕组整流后的电压与输出电压成比例，芯片通过 PRT 管脚检测辅助绕组整流后的电压，实现输出 OVP 功能。这样做才能够减小一路用于输出 OVP 检测的光耦，减少相关成本；或可作为冗余的输出 OVP 功能，提高系统可靠性。
当 PRT 管脚外接 NTC 电阻时，随着环温增加，NTC 电阻阻值减小，PRT 管脚电压降低到保护阈值时，则触发 OTP，芯片进入保护状态。
芯片设计有单独的管脚 BR 进行输入欠压保护 (Brownout Protection, BOP）。通过调节外部分压电阻的阻值，可精确配置系统进入 BOP 状态的输入电压阈值及恢复迟滞电压。此功能可实现 PFC + LLC 两级系统之间的合理启动时序：即在 PFC 母线电压建立后，LLC 才开始启动，从而避免启动过程中因母线电压不足而导致 LLC 误触发过载保护。此外，当输入电压跌落时，BOP 功能可防止 LLC 因谐振腔增益不够而进入容性工作区，提高系统可靠性。
在中小功率应用场景中，基于 KPE2592X 设计的系统无需额外配置启动电路及独立的供电电路。
芯片通过 HV 管脚实现高压自供电功能，完成 VDD 电压建立，当辅助绕组供电建立后，HV 供电自动停止，以降低芯片功耗。
芯片设计有 PFCVDD 管脚，用于为前级 PFC 控制器供电。当 VDD 电压上升到 16V 时，PFCVDD 管脚才开始输出电压。这一设计确保前级 PFC 启动时 VDD 电压处于较高值，避免因 VDD 欠压保护而启动失败。
当 LLC 后级检测到故障后，会关闭 PFCVDD 管脚的输出电压，PFC 随之停止工作，来提升系统的可靠性和安全性。
芯片进入软启动阶段后，驱动脉宽逐步增加，且内部集成了闭环参考信号逐步建立的功能，直至外部反馈电压 FB 接管闭环控制。因此，启动电流过冲小，软启动阶段到正常闭环阶段的切换平稳过渡，确保系统的稳定性。
芯片通过电容分压采集谐振电容电压并送到 VCR 管脚，用于闭环反馈控制。通过改变采样电容分压的比例，可灵活调节系统输出功率能力。
KPE2592X 具有较多的可配置参数，目前可供货的版本有 KPE2592A 和 KPE2592B，对于轻载效率及纹波无严苛要求的应用场合，推荐使用 KPE2592B 版本。若有其它参数变更的需求，请联系我司销售。
基于半桥 LLC 谐振变换器架构的 KPE2592X，适用于中大功率的 LLC 应用场合 (100W~3000W)，有利于高功率密度，高效率，快速动态响应以及高可靠性的设计目标。芯片支持最高 750kHz 的开关频率，满足高频化设计需求。芯片参数配置灵活，可配置功能齐全，简化了系统控制及保护电路的设计。芯片集成完备的保护功能，并采用高可靠性的半桥驱动技术，确保 LLC 电路在各种工况下均能可靠工作。