记得在这里分享的第一部专题是讲解LLC谐振变换器的工作原理、表达式推导和硬件实战，可以讲LLC谐振变换器是本人第一次接触电源。时间如梭，一晃已经过去4年了，不知不觉这已加入星球创作第3年，感谢一路走来各位道友的支持！
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前情回顾
本专题共10节，主要讲述了LLC模态分析、增益/阻抗特性的详细推导过程、仿真验证及实战调试。
本部分主要包括两节
- 1、NPC1397谐振控制器内部电路架构解读 （更新时间：22/03/19）
- 2、基于NPC1397的半桥LLC谐振电源方案 （预计更新：22/04/02）
NCP1397是Onsemi推出的一款内部集成600V栅极驱动器应用于半桥式谐振拓扑的电源控制器。工作频率范围宽（50kHz~500kHz），死区时间可调，具有OTP和OVP等功能。电源芯片引脚介绍如图1所示，内部逻辑如图2所示。
图1 引脚介绍
图2 NCP1397内部电路架构
- ⑴ 软启动电容放电：在启动前或过载情况下复位电容。
- ⑵ 最大频率限制：通过2脚对地接电阻值来限制最大工作频率。精度±12%。在空载，输入电压最大时，当x（归一化频率）加大到一定程度在增益上有一个极限。当x趋于无穷大时，增益会趋向于一个值，
，一旦增益到达一个较小值（这个值比极限增益更小时），这个频率会一直增大，但是最终也达不到想要的增益，所以设定一个最大工作频率，瞬态超出了正常工作范围，如果干扰消除，环路会把频率调回正常值，这时响应就会比较慢。
- ⑶ 故障延迟引脚：反馈引脚反馈电压高于某一个值，当检测到故障之后，通过对电容充电来定时，对保护电路故障延迟，对地接电容和电阻，电容用来延迟（当过流的时候芯片内部会触发一个恒流源给电容充电），电阻用来复位电容。
- ⑷ 最小频率限制：通过4脚对地接电阻值来限制最小工作频率。当Vfb=1V时，限制最小工作频率。
- ⑸ 电压保护：输入过压和欠压阈值保护，外部接分压电阻，若下分压电阻上电压低于VBO，电源保护；下分压电阻高于Vlatch，电源保护（锁死）。若电路带PFC，外部分压后引脚电压很稳定，这时不存在电压保护，所以电压采样应放在整流桥之前。
- ⑹ 电压反馈：原边+副边(灌电流) TL431+PC817。 输出功率越低，电压就会上升，光耦发光二极管LED电流越大，光耦副边电流上升，反馈引脚电压上升，反之，负载加重，反馈引脚电压下降。
- ⑺ 死区时间设置：7引脚对地放置电阻，若无死区，输入电压直接接地短路。该死区时间必须满足最恶劣工况满足软开关。
- ⑻ 跳频设置：降低功耗（比如在空载或轻载情况下启动）。一段时间由芯片工作给输出供电，给输出电容补充能量，由于功率特别小，可以关闭一段时间。
- ⑼ Fault过流保护：9脚过电流保护。两个阈值，一个比较低的阈值控制一般故障1，是芯片保护，开启故障延迟电流，延迟保护，故障2更高的阈值，控制器禁止。
- ⑽ GND：芯片外围电路和芯片接地引脚的地在layout时全部接在VCC电容地上，VCC电容的地在单独连接在大电容的地。这样就实现了单点接地，抗干扰能力强。
- ⑾ 低边PWM输出：50%占空比，上下桥臂互补输出，门极驱动开通时经过驱动电阻（限流），开通太快时，有很大的dv/dt,关断太快时，经过二极管和电阻（限流），关断时有很大的di/dt。
- ⑿ VCC：电源启动，稳态供电，限制最大电压；启动电阻：用多个1206封装电阻，电阻有耐压和功率要求；启动电容：用电解电容；启动后到绕组供电时间间隔内，大部分能量由启动电容提供；芯片启动后，所需电流较大，启动电阻无法承受，必须有辅助绕组供电；为了保护芯片，供电电压不能超过20V，需做一个线性稳压电源。
- ⒀ NC
- ⒁ HB半桥中点：保证上桥驱动有压差，需要自举驱动。
- ⒂ 高边PWM输出
- ⒃ Vboot自举：下管开通时上管是关断的，上管的源极s是被接地的，此时VCC为自举电容充电；在下半个周期，上管开通下管关断时，给芯片上驱动脚提供一个浮动的高电平。自举充电时二极管需串联一个0欧姆电阻。
NCP1397谐振控制器内部集成压控振荡器，通过反馈引脚电压变化，调节开关管的工作频率。VCO部分允许工作在100kHz~1MHz。然而，由于内部由D触发器产生两个Q和/Q输出，输出Mlower和Mupper的最终有效信号在50kHz~500kHz之间变化。VCO的配置方式是如果反馈引脚电压升高，开关频率也随之升高。电路架构如图3所示。
图3 VCO电路架构
VCO输出频率与反馈引脚电压关系如图4所示。
图4 VCO频率与电压关系
谐振参数是LLC谐振电源设计的关键，通常根据已知电源指标进行参数计算，计算完成后，常通过软件对参数进行理论验证，验证参数合理才进行硬件开发。仿真过程中往往需要搭建闭环模型，可以通过多种方法实现VCO的功能（LLC专题中介绍了3种VCO的实现方法）。其中函数法是最易实现的一种方法。
作者介绍
硕士在读（电力电子与电力传动），主要从事高频DC-DC变换器设计与开发(LLC谐振变换器、DAB变换器)，熟悉PSIM、Maple、MathCAD。
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