引言：重新定义高效充电
在电动交通工具普及的今天，充电器的效率、安全性和智能化成为核心需求。本文解析基于CXAC85257高压谐振控制芯片与CXLB73140可编程管理芯片的LLC半桥谐振电源方案，该设计专为电动三轮/四轮车充电场景优化，兼具94%以上转换效率与多重智能保护功能。
一、方案核心特性
1.1.双芯片协同架构
1.1.1)前级CXAC85257：实现LLC半桥MOS管（Q1/Q2）全软开关，降低开关损耗，优化EMI性能。
N1、N2这2个MOS管特性对整机的转换效率有明显影响，要选择导通内阻小，电流余量大的MOS管
1.1.2)后级CXLB73140：精准控制恒压（73.5V±0.2V）、恒流（12.0A±1A）输出，支持参数定制。
1.2.智能化充电管理
1.2.1)温度自适应：春夏秋冬温度补偿算法，防止电池"夏过充、冬欠充"；高温自动降功率保护。
1.2.2)多重安全机制：短路/反接保护、浮充电压（68.8V±0.2V）、转灯电流（2A±0.1A）可调。
1.3.锂电池兼容：支持定制为锂电池充电器。
1.4.紧凑型PCBA设计
寸仅163.5mm×105.5mm×55mm，集成12V风扇接口与LED双色指示灯。尺
1.5.输入电压范围： AC 220±10%
1.6.智能化充电管理，多重定时控制，可以防止电池过充
1.7.充电智能温度控制，高温充电功率智能下降，更好的保护充电器
二、效率性能实测
2.1. 输入DC电压测试（图3-1）
2.1.1)峰值效率98%：在DC 250V–300V输入、8A负载下，效率曲线稳定于94%-98%区间。
备注：输入 DC 电压接输入电解电容两端。
2.1.2)现场数据佐证：输入功率0.6kW时输出功率0.588kW，效率达98%。
2.2. 输入AC220V测试（图3-2）
2.2.1)平均效率92%+：尽管市电波动导致数据波动，负载电流5A–15A范围内效率仍高于90%。
关键优势：软开关技术显著降低MOS管损耗，整机效率较传统方案提升5%-8%。
三、关键技术解析
3.1. LLC谐振频率设置（§6.1）
3.1.1)由CXAC85257的3引脚CF电容（C24）与4脚外置电阻（R57/R58）决定：
如图6-1所示，频率：Fmin=1/(3×C24×R57)=39.4kHz
Fmax=1/[3×C24×(R57∣∣38R58)]=173.2kHz
如图 6-1 所设置频率参数，Fmin=1/(3*470pF*18k)=39.4KHZ，Fmax=1/(3*C24*R57||(8*R58/3))=173.2KHZ。
3.1.2)设计价值：宽频范围适配多负载场景，优化轻载效率。
3.2. 精准输出控制（§6.3–6.5）
如图 6-1 所示，则输出电压：Vout=(1+R18/R37)*1.2V
| 功能 | 计算公式 | 示例参数 |
|---|---|---|
| 输出电压 | $V_{out}=(1+\frac{R18}{R37})×1.2V$ | R18=62kΩ, R37=1.1kΩ → 68.8V |
| 输出电流 | $I_{out}=\frac{(1+\frac{R67}{R63})×0.235V}{R70}$ | R67=1kΩ, R63=3kΩ, R70=25mΩ → 12.5A |
| 风扇开启电流 | $I_{fon}=\frac{(1+\frac{R68}{R64})×0.04V}{R70}$ | R68=2kΩ, R64=10kΩ → 1.92A |
前级采用 CXAC85257 LLC 控制芯片，使得前级半桥 MOS 管 Q1 Q2 全程工作在软开关状态，大大降低了 Q1、Q2 的开关损耗，整机具有优良的 EMI 特性。
3.4.LLC 前级限流设置
LLC 前级限流设置由 CXAC85257 的 6 脚 ISEN 外围电阻电容控制
如图 6-1 所示，限流值：
3.5.输出电流设定
如图 6-1 所示，则输出电流：Iout=((1+R67/R63)*235mV)/R70
如图 6-1 所设置电流参数， R67 为 1K，R63 为 3K，输出电流 Iout=((1+1/3)*235mV)/25mΩ =12.5A。
如图图 6-1 所示，转灯和风扇开启电流:Ifon =（1+R68/R64）*40mV/R70
如图 6-1 所设置电流参数， R68 为 2K，R64 为 10K，风扇开启电流 Ifon=((1+2/10)*40mV)/25mΩ =1.92A
四、安全与可靠性设计
4.1核心器件选型（§8.2）
4.1.1)MOS管（N1/N2）：选用CS30N50，低内阻、高电流余量，保障效率与散热。
4.1.2)变压器（T1）：
4.1.2.1)初级电感170μH（漏感33μH），初/次级耐压＞2.5kV。
4.1.2.2)多股细线绕制降低趋肤效应（Np: 150×Φ0.1mm, Ns: 250×Φ0.1mm）。
4.2.保护机制
4.2.1)输入级：10A保险丝（F2）+ 3D-20热敏电阻（NTC1）抑制浪涌。
4.2.2)输出级：MBR40200肖特基二极管（D1）减少反向恢复损耗。
五、定制化与应用拓展
5.1)参数灵活调整：恒压/恒流值、浮充电压、转灯电流均可按需定制。
5.2)应用场景：
5.2.1)电动三轮/四轮车充电器（原设计目标）。
5.2.2)扩展潜力：储能设备充电、工业DC电源（需调整变压器参数）。
六.方案原理图及工作原理描述
七.方案 PCB
7.1 元器件位图以及走线图
7.1.1 底板
7.1.2 辅助电源
Top 层位图 Top走线图
八.方案板元器件列表
8.1 BOM 表
8.2.1.1） 绕线图
结语：未来充电技术的标杆
CXAC85257+CXLB73140方案通过LLC软开关拓扑与智能管理算法的结合，实现了高效能与高可靠性的统一。其模块化设计（如独立辅助电源P1）进一步简化量产适配，为新能源充电设备提供黄金标准。
