LP9961 是國產(chǎn)高集成度 LLC 控制器的代表性產(chǎn)品，通過內(nèi)置 600V 半橋驅(qū)動省去了外置驅(qū)動 IC、隔離變壓器等 15 顆以上元器件，單臺 BOM 成本降低 15%-25%，PCB 面積縮小 20%-30%。其自適應(yīng)死區(qū)控制、三級過流保護和改進型容性區(qū)規(guī)避技術(shù)，解決了傳統(tǒng) LLC 方案輕載效率低、開機易炸管、調(diào)試復雜等痛點，最佳適配 30W-300W 功率段，是 TV 電源、LED 照明、PC 適配器等場景的高性價比國產(chǎn)替代方案。

引言

LLC 諧振拓撲憑借高效率、低 EMI、高功率密度等優(yōu)勢，已成為中大功率 AC-DC 電源的主流方案，廣泛應(yīng)用于 TV 電源、LED 照明、PC 適配器等領(lǐng)域。但傳統(tǒng)分立 LLC 方案存在外置高壓驅(qū)動電路復雜、BOM 成本高、輕載效率低、待機功耗大、容性區(qū)易硬開關(guān)損壞功率管等痛點，成為電源工程師設(shè)計中的核心難點。

深圳市芯茂微電子推出的 LP9961 是一款全集成高壓半橋驅(qū)動的 LLC 諧振控制器，內(nèi)部集成 600V 高壓柵極驅(qū)動、高壓啟動、13V LDO 供電及多重保護機制，可大幅簡化外圍電路設(shè)計，同時通過自適應(yīng)死區(qū)控制、可編程突發(fā)模式等技術(shù)，實現(xiàn)全負載段的高效率與低待機功耗，為 LLC 電源設(shè)計提供了高性價比的一體化解決方案。

一、LP9961 核心特性與競品對標

1.1 核心特性速覽

LP9961 采用 SOP16 封裝，核心參數(shù)與功能直擊傳統(tǒng) LLC 方案痛點，關(guān)鍵特性如下：

全集成 600V 高壓半橋驅(qū)動：無需外置驅(qū)動 IC 與隔離元件，外圍電路極簡

自適應(yīng)死區(qū)時間控制：實時檢測半橋電壓斜率，實現(xiàn)零電壓開關(guān) (ZVS)，全負載效率提升 1%-2%

可編程突發(fā)模式：外部可配置輕載進入閾值，空載待機功耗 < 100mW，滿足歐盟 CoC V5 Tier 2、中國六級能效

寬工作頻率范圍：35KHz~1MHz，適配不同功率等級與磁性元件設(shè)計

內(nèi)置高壓啟動與 13V LDO：可直接為外部 PFC 控制器供電，簡化系統(tǒng)供電架構(gòu)

完善的保護體系：輸入欠壓 / 過壓、輸出過壓、三級過流、過溫保護及改進型容性區(qū)規(guī)避

上電諧振電容放電功能：避免開機時諧振電容殘留電荷導致的功率管沖擊損壞

1.2 與傳統(tǒng)分立方案及主流競品對比

LP9961 與傳統(tǒng)分立方案、主流集成方案對比

二、型號選型指南

LP9961 提供兩個版本，針對不同輸入電壓范圍優(yōu)化，選型對照表如下：

三、關(guān)鍵功能與設(shè)計核心要點

3.1 高壓啟動與諧振電容放電：解決開機可靠性難題

傳統(tǒng) LLC 方案開機時，諧振電容殘留電荷會導致首次開通低壓管時產(chǎn)生大電流沖擊，極易損壞功率 MOS 管。LP9961 通過兩項技術(shù)徹底解決該問題：

分級高壓啟動：VCC 低于 1.0V 時采用 0.4mA 小電流充電，防止 VCC 短路損壞芯片；VCC 高于 1.0V 后切換為 10mA 大電流快速充電，VCC 達到 16.5V 時關(guān)閉高壓充電通路，正常工作后由輔助繞組供電，待機漏電流僅 50μA。

諧振電容自動放電：每次重啟時，通過 HS 引腳以 10mA 小電流對諧振電容放電，直至 HS 電壓低于 21V 后才允許開啟低壓管，完全避免開機沖擊。

3.2 軟啟動與突發(fā)模式：LL/SS 引腳的雙重功能

LL/SS 引腳是 LP9961 的核心控制引腳，同時實現(xiàn)軟啟動與突發(fā)模式閾值編程：

軟啟動控制：內(nèi)部 36μA 恒定電流對外接電容充電，通過電容值調(diào)節(jié)軟啟動時間，滿負載下軟啟動時間計算公式為：

異常狀態(tài)下（如進入容性區(qū)），內(nèi)部 250Ω 下拉電阻強制拉低該引腳電壓，提升開關(guān)頻率以脫離危險區(qū)域。

突發(fā)模式閾值編程：軟啟動結(jié)束后，該引腳用于設(shè)置輕載進入突發(fā)模式的閾值，且內(nèi)置輸入線電壓補償，確保不同輸入電壓下突發(fā)模式對應(yīng)的輸出功率一致。閾值計算公式為：

其中 R_{LLinternal}為內(nèi)部 100kΩ 固定電阻 ，V_{RVCC}為 13V 內(nèi)置 LDO 輸出。

3.3 自適應(yīng)死區(qū)時間控制：效率提升的核心

傳統(tǒng) LLC 方案采用固定死區(qū)設(shè)計，為覆蓋所有工況需預留大量余量，導致死區(qū)時間過長，體二極管導通損耗增加，系統(tǒng)效率降低 1%-2%。

LP9961 通過實時檢測 HB 引腳的 dV/dt 斜率實現(xiàn)自適應(yīng)死區(qū)調(diào)節(jié)：當?shù)蛪汗荜P(guān)斷后，檢測 HS 電壓上升斜率，當斜率降至 - 0.1V/ns 以下時，判定體二極管已導通，此時開啟高壓管；反之亦然。該技術(shù)可將死區(qū)時間精準控制在 100-1000ns 范圍內(nèi)，確保全負載段實現(xiàn) ZVS，最大化系統(tǒng)效率。

3.4 三級過流保護與容性區(qū)規(guī)避：全方位系統(tǒng)保護

LP9961 設(shè)計了三級差異化過流保護機制，適配不同故障場景，所有保護觸發(fā)后均進入 2s 打嗝重啟模式：

OCP1 峰值過流保護：軟啟動結(jié)束后閾值 4.0V，連續(xù) 4 個周期觸發(fā)即進入保護，響應(yīng)速度最快，用于短路等嚴重故障；

OCP2 平均過流保護：閾值 0.60V，持續(xù) 2ms 觸發(fā)，用于中度過載；

OCP3 輕度過載保護：閾值 0.40V，持續(xù) 50ms 觸發(fā)，用于長時間輕度過載。

同時，通過諧振電流極性檢測實現(xiàn)改進型容性區(qū)規(guī)避：一旦檢測到電流極性異常（諧振電流滯后于電壓），立即推遲下一次開關(guān)動作并提升頻率，直至脫離容性區(qū)，徹底避免硬開關(guān)損壞功率管。

四、120W (12V/10A) 適配器完整設(shè)計示例

以最常見的 12V/10A 筆記本適配器為例，輸入電壓范圍 176-265VAC，輸出 12V/10A，諧振頻率 100kHz，完整參數(shù)計算與實測驗證如下：

4.1 基礎(chǔ)參數(shù)設(shè)定

4.2 核心參數(shù)計算

4.3 實選元器件型號

諧振電容：36nF/1000V C0G 陶瓷電容

諧振電感：70μH/5A

變壓器：匝比 13:1，磁芯 EE28

功率 MOS：650V/10A N 溝道 MOS 管

輸出二極管：100V/20A 肖特基二極管

4.4 實測性能驗證

基于上述參數(shù)完成的 120W 適配器原型機，230VAC 輸入下實測關(guān)鍵性能指標如下：

全負載效率：25% 負載 93.5%、50% 負載 94.2%、75% 負載 94.0%、100% 負載 93.8%，相比傳統(tǒng)固定死區(qū)方案平均提升 1.2%

待機功耗：空載待機功耗 78mW，滿足歐盟 CoC V5 Tier 2 及中國六級能效要求

開關(guān)特性：全負載范圍內(nèi)實現(xiàn) ZVS，死區(qū)時間自適應(yīng)調(diào)節(jié)范圍 120-850ns，無硬開關(guān)現(xiàn)象

保護特性：110% 過載準確觸發(fā) OCP2 保護，輸出短路觸發(fā) OCP1 保護，2s 后自動打嗝重啟

五、LLC 核心參數(shù)快速參考

為方便快速設(shè)計，整理 LP9961 系統(tǒng)設(shè)計核心經(jīng)驗值與關(guān)鍵選型公式如下：

六、調(diào)試步驟與常見故障排查

6.1 標準調(diào)試步驟

1.空載調(diào)試階段

斷開主功率回路，僅給芯片供電，測量 VCC 電壓是否穩(wěn)定在 15-18V，RVCC 電壓是否穩(wěn)定在 12-14V

測量 HO、LO 引腳是否有正常的驅(qū)動波形，頻率是否符合設(shè)計值

驗證高壓啟動功能：斷開輔助繞組供電，測量 VCC 是否能正常充電至 16.5V 并啟動

2.軟啟動調(diào)試階段

接入主功率回路，空載上電，測量輸出電壓是否緩慢上升至標稱值

調(diào)整軟啟動電容值，使軟啟動時間控制在 100-500ms 范圍內(nèi)

驗證諧振電容放電功能：斷電后測量 HS 引腳電壓是否緩慢下降至 21V 以下

3.帶載調(diào)試階段

逐步增加負載至 50%，測量全負載效率，驗證 ZVS 波形

調(diào)整 OCP 保護閾值，使 110% 過載時觸發(fā)保護

調(diào)整突發(fā)模式閾值，使 10% 負載時進入突發(fā)模式，驗證待機功耗

6.2 常見故障排查表

七、PCB 設(shè)計避坑指南

LLC 電源的性能與可靠性高度依賴 PCB 布局，LP9961 的 PCB 設(shè)計需重點關(guān)注以下要點，其中標注??的為絕對不能犯的致命錯誤：

1.電源引腳旁路

VCC 引腳就近放置 2.2μF 陶瓷電容，引腳與電容距離≤5mm

RVCC 引腳放置 4.7μF+0.1μF 陶瓷電容，?? 容量必須至少為自舉電容的 5 倍

自舉電容最小 0.1μF，需緊貼 HB 與 HS 引腳，引腳與電容距離≤3mm

2.接地處理

GND 引腳周圍大面積覆銅，功率地與信號地單點連接

高壓地與低壓地分開布線，避免地電位差干擾

3.檢測引腳布局

BO、ISNS、DET、VSNS 引腳的濾波電容需緊貼引腳

VSNS 與 ISNS 推薦使用 C0G/NP0 陶瓷電容或薄膜電容，保證低失真

4.高壓走線

?? 禁止在 HV 引腳接任何電容，否則會導致高壓啟動失效甚至芯片燒毀

HV、HB、HS 引腳走線需保持≥2mm/100V 的爬電距離

HV 引腳寄生電容需控制在 60pF 以內(nèi)，走線長度≤10mm，避免大面積覆銅

5.敏感走線

FB 反饋走線盡量短且遠離高壓走線，采用屏蔽布線

驅(qū)動走線（HO、LO）長度≤50mm，避免與高壓走線平行

八、典型應(yīng)用場景

LP9961 最佳適配 30W-300W 功率段，可廣泛應(yīng)用于以下領(lǐng)域：

TV 開關(guān)電源：100-200W，適配 32~65 英寸電視電源，滿足能效等級要求；

LED 照明驅(qū)動：50-150W，大功率 LED 路燈、工礦燈電源，實現(xiàn)高功率因數(shù)與低諧波；

AC-DC 適配器：65-240W，筆記本電腦、顯示器適配器，兼顧輕載效率與待機功耗；

PC 電源：150-300W，ATX 電源的 LLC 主功率級，配合 PFC 控制器實現(xiàn)金牌及以上能效。

結(jié)尾

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本文基于芯茂微官方 LP9961 datasheet Rev1.4 版本整理，原創(chuàng)技術(shù)分享，轉(zhuǎn)載請注明出處。

你目前在用哪款 LLC 控制器？遇到過哪些調(diào)試難題？歡迎在評論區(qū)留言交流。

審核編輯 黃宇