【分享】HR1211助力实现多端口快充解决方案

简介

HR1211是一款集成 PFC 和电流模式 LLC 的多模式控制器解决方案,专用于满足快充适配器市场的电源需求。为精简外围电路,HR1211中集成了高压电流源、经安全认证的 X 电容放电电路以及用于 PFC 和 LLC 的高压驱动电路。此外,它无需电容电阻,当交流输入处于压降状态时,高压电流源可以作为 X 电容放电器工作

HR1211可通过 UART 接口进行配置,其内部节能技术可在整个工作电压范围内优化效率。该器件的 PFC 控制器采用专利数字电流控制系统,以支持连续导通模式 (CCM) 和断续导通模式 (DCM)的混合工作。图 1 显示了HR1211的典型应用电路。


图1: HR1211典型应用电路

在100W 大功率适配器越来越流行的趋势之下,HR1211恰逢其时。该产品还斩获了21IC中国电子网TOP10 POWER电源产品奖之“最佳应用奖”。

HR1211 产品特性

HR1211CCM 和 DCM 混合模式使控制器可以应用于更宽的负载范围。在重载条件下,CCM 可以降低峰值 MOSFET 电流;在轻载条件下,DCM 可以降低开关频率以实现更高效率。此外,LLC 级采用电流模式控制,可以提升稳定性并实现快速响应

HR1211提供了强大的保护功能,包括过温关断保护、PFC 开环保护 (OLP)、过压保护 (OVP)、过流限制 (OCL)、LLC 过流保护 (OCP)、SO 引脚保护和过功率保护 ( OPP)

HR1211还具备高度的灵活性,其数字控制内核可与多次可编程 (MTP) 存储器相结合,重写次数多达 1,000 次HR1211的主要功能均可通过UART 通信端口在图形用户界面(GUI)上自由配置 ,包括PFC 和 LLC 两级电路、不同控制模式之间的切换、切换频率、保护阈值以及保护功能的恢复方法等图 2 所示为 HR1211 的 GUI界面。
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图2: HR1211的 GUI界面

采用HR1211的电源可适应不同应用与设计的性能要求。这种独特的数字控制解决方案灵活性高,可以简化100W 至 200W 的电源设计HR1211尤其适用于笔记本电脑、氮化镓(GaN) 快速充电器、电动自行车充电器、台式机电源、路灯和电视。

如今共享电动车越来越受欢迎,图 3 显示了一款600W 电池充电解决方案的参考设计,这种简单的设计尤其适用于电动自行车。该设计采用了如下MPS 产品:HR1211、固定频率反激式稳压器HF500-15、同步整流器 (SR) 控制器MP6925A以及低压差 (LDO) 稳压器MP2009


图 3:采用HR1211实现的 600W 电动自行车充电解决方案

多端口快充解决方案的挑战

HR1211可以同时为笔记本电脑、手机、平板电脑和手持设备充电,而且兼具出色的用户体验。然而,当多个端口同时连接时,单个端口的最大输出功率会低于65W或45W,因而无法满足20V/5A的充电需求。

为缓解这个问题,Innosecco 开发出搭配HR1211MP6924的 200W、高功率密度、氮化镓多端口快充解决方案。

MP6924是一款双口快速关断智能整流器,适用于 LLC 谐振变换器中的 SR。它可以在轻载条件下锁定栅极驱动器,并提供 175μA 的低静态电流,而且同时支持 CCM 和 DCM 模式运行。

图 4 所示为MP6924的功能框图。
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图 4:MP6924 功能框图

将 Innosecco GaN 器件(INN650D150A 和 INN650D260A)与HR1211MP6924相结合得到的整体解决方案可以实现超高功率密度和出色的效率。其布局尺寸为75mmx75mmx23.5mm最高功率密度达到24W/in3.

图 5 显示了该解决方案的测试结果,其峰值效率高达 96.5%平均效率也超过 93%HR1211在提高最大输出功率的同时有效地提升了效率。
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图 5:PFC + LLC 效率曲线

结论

本文讨论了热门产品HR1211的特性,它灵活性高、稳定性高,而且具备快速瞬态响应。通过分析搭配HR1211MP6924的Innosecco 200W 快充解决方案,我们可以了解该方案如何解决多端口快充过程中速度降低的挑战。MPS 将继续以尖端的电源解决方案引领市场,满足消费者对更高功率和更高效率的需求。