前言

对于大容量的电池组来说，传统100W左右功率的充电器，很难满足快速充电的需求。而使用LLC拓扑来提高转换效率，就成了大功率充电器的首选。PI针对智能机器人、电动自行车和电动工具充电用途，推出了DER-984参考设计。

这款参考设计采用PFC+LLC拓扑，使用HiperPFS-3 PFS7539H PFC芯片搭配HiperLCS芯片组，使用LCS7268Z半桥芯片与LSR2000C控制器组合。参考设计支持180-280VAC输入，输出电压为60V，输出电流为12A。

参考设计中整流桥、PFC芯片，半桥LLC芯片和同步整流管均设有散热片，通过风冷带走热量，降低温升。在侧面设有一块小板，设有电位器和运放芯片，用于输出恒压恒流控制。下面充电头网就带来PI DER-984参考设计的解析，一起看看电路的设计。

PI DER-984 LLC参考设计外观

PI DER-984参考设计采用绿色PCB板，发热元件均设有散热片加强散热。

PCBA模块正面一览，左上角为交流输入端，设有保险丝，安规X2电容，共模电感，压敏电阻，继电器和NTC热敏电阻。中间位置设有滤波电感和整流桥，右上角设有PFC升压电感和PFC芯片。

在PCBA模块中间位置设有高压滤波电容，左下角为LLC半桥芯片，设有铝合金散热片。高压滤波电容下方为LLC变压器，右下角为同步整流管，输出滤波电容和共模电感，并焊接输出插座。在插座左侧还设有一块小板，用于输出电压电流调节。

PCBA模块背面焊接控制器，右侧LLC半桥芯片位置镂空用于固定螺丝。

使用游标卡尺测得PCBA模块长度约为152.5mm。

PCBA模块宽度约为114mm。

PCBA模块厚度约为40mm。

测得PCBA模块重量约为599g。

PI DER-984 LLC参考设计解析

PCBA模块输入端一览，左侧设有Y电容、保险丝和测试点，右侧设有LLC半桥芯片的散热片。

另一侧设有共模电感，滤波电感，整流桥，PFC升压电感。

另一面设有变压器和输出插座。

输出端设有滤波电感，滤波电容和Y电容。

焊接拆下整流桥和半桥芯片的散热片，便于观察元件信息。

参考设计输入端设有测试点，Y电容和保险丝。

保险丝来自belfuse，规格为6.3A 350V。

橙色Y电容来自威世，规格为680pF。

NTC热敏电阻来自安费诺，型号CL-70，电阻为16Ω。

短路NTC热敏电阻的继电器来自欧姆龙，型号G6RL-1A-ASI，内置一组常开触点，触点容量为10A，线圈电压为12V。

安规X2电容来自伍尔特，规格为0.33μF。

共模电感采用漆包线和绝缘线绕制。

压敏电阻来自Bourns，型号MOV-14D471K，用于吸收过压浪涌。

两颗Y电容来自威世，规格为3300pF。

共模电感采用漆包线绕制。

滤波电感也采用漆包线绕制。

两颗整流桥并联连接，均摊发热。

整流桥来自美微科，型号GBU8K，规格为800V 8A，采用GBU封装。

薄膜滤波电容来自松下，规格为1μF450V。

PFC芯片采用金属压板固定在散热片上，并涂有硅脂导热。

PFC芯片来自PI，型号PFS7539H，为HiperPFS-3系列，内部集成连续模式PFC控制器和栅极驱动器，集成高压开关管和超低反向恢复二极管，内置无损耗电流检测，无需外置采样电阻。芯片具备提升的动态性能和高精度的保护功能，具备逐周期过流保护和过热关断，采用eSIP-16D封装。

PI PFS7539H 资料信息。

PFC升压电感采用利兹线绕制。

用于PFC旁路的5408二极管特写。

高压滤波电容来自贵弥功，规格为450V 220μF。

另一颗滤波电容来自红宝石，规格为450V56μF。

LLC芯片来自PI，型号LCS7268Z，为HiperLCS2-HB系列，用于半桥LLC应用，芯片内部集成控制器和600V半桥功率管，集成自供电启动。芯片具有极高的转换效率，精简的外围元件和全面完善的保护特性。芯片具备自动死区时间设置，硬开关检测，集成电流检测和过热检测功能，采用POWeDIP-20B封装。

PI HiperLCS-2芯片组 资料信息。

芯片顶部绝缘陶瓷散热板特写。

散热片通过螺丝和焊接固定。

用于为PFC芯片供电的滤波电容规格为63V 100μF。

另一颗滤波电容规格为25V 100μF。

谐振电容来自基美，规格为0.027μF 1000V。

开关变压器特写，次级采用利兹线绕制，降低高频损耗。

主控制器来自PI，型号LSR2000C，为HiperLCS2-SR系列，芯片内部集成同步整流驱动器和FluxLink控制链路，满足高压绝缘要求。芯片具备快速动态响应的次级侧检测和反馈控制，支持系统短路保护，热关断保护，半桥过流保护，反馈引脚开路，快速输入欠压/过压保护和过功率保护，采用InSOP-24D封装。

为控制器供电的电解电容规格为63V 150μF。

两颗同步整流管来自英飞凌，丝印111N15N，型号IPP111N15N3 G，NMOS，耐压150V，导阻10.8mΩ，采用TO220-3封装。

输出滤波电容来自贵弥功，规格为80V 220μF，四颗并联。

用于检测输出电流的三颗取样电阻特写。

输出共模电感采用漆包线和绝缘线绕制。

四颗橙色Y电容来自威世。

参考设计正负极输出接口特写。

用于连接控制小板的插座特写。

参考设计附带一个小板用于恒压恒流控制。

小板背面焊接连接插针。

用于参考设计输出电压调节的电位器特写。

一颗较小的电位器用于输出恒流调节。

小板上设有三颗LM321运放，用于恒压恒流控制。

连接到PCBA模块的排针特写。

PI DER-984 LLC参考设计测试

充电头网对这款参考设计进行了60V输出电压下的效率测试，待机功耗测试和输出纹波测试。测试条件为230Vac输入，频率50Hz，环境温度25℃。

60V输出效率测试，50%负载下输出效率为94.9%，满载输出效率为94.1%。

输出纹波测试条件为220Vac输入，频率50Hz，环境温度为25℃。

60V输出电压下，空载输出纹波为692mV，满载输出纹波为520mV。

温升测试在180Vac，50Hz的输入条件下测试，输出为60V 12A满载，环境温度为25℃，配合风冷散热。

通过温升测试发现，整机温升最高位置在PFC电感位置，温度为89.8度。

充电头网总结

充电头网通过解析发现，PI DER-984参考设计适用于电动自行车和大功率电动工具充电使用，这款参考设计支持AC220V供电，输出电压为60V，输出电流为12A，总输出功率达720W。参考设计支持26-60V输出电压范围，满足大容量电池组恒压恒流充电需求。

PI DER-984参考设计采用PFC+LLC拓扑，使用PI PFS7539H PFC芯片进行升压，LLC转换使用HiperLCS芯片组，由LCS7268Z半桥芯片搭配LSR2000C控制器。PI这款参考设计具备高集成度，高转换效率优势，能够降低散热需求，简化电路设计。

通过使用PI的高集成电源芯片方案，赋能机器人，电动工具，电动自行车等大功率电池组充电，为大功率充电应用带来集成度高，转换效率高，使用灵活并且可靠的整套电源解决方案，提升大功率充电器的可靠性和使用体验。