交錯(cuò)式PFC技術(shù)趨勢及單芯片交錯(cuò)式PFC控制器應(yīng)用
NCP1631具有高保護(hù)等級(jí),提供過流保護(hù)、浪涌電流檢測、單獨(dú)引腳用于過壓保護(hù)(OVP)及欠壓保護(hù)(UVP)等。例如,芯片上的CS引腳監(jiān)測負(fù)電壓VCS,由于VCS與兩個(gè)交錯(cuò)式支路消耗的總輸入電流Iin成正比,故表示可監(jiān)測Iin。其中CS引腳電流ICS在CS引腳上保持0 V電壓;若ICS超過210 μA,就會(huì)觸發(fā)過流保護(hù)。這個(gè)CS引腳同樣提供浪涌電流檢測,當(dāng)ICS超過14 μA(信號(hào)處于高電平)時(shí),就會(huì)關(guān)閉輸出驅(qū)動(dòng),防止損壞MOSFET。芯片上單獨(dú)OVP/UVP引腳用于輸出過壓及欠壓保護(hù)。此外,BO引腳用于輸入欠壓(BO)檢測,帶50 ms消隱延遲,符合維持時(shí)間要求。NCP1631的輸出引腳功能描述見圖3。
NCP1631的另外一項(xiàng)重要特點(diǎn)是能夠提供“pfcOK”信號(hào),能用于啟用/關(guān)閉下行轉(zhuǎn)換器,簡化下行轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)。在PFC段正常工作時(shí),pfcOK信號(hào)是高電平(5 V),能夠用作5 V電源(電流能力5 mA)。否則,在任何時(shí)候檢測到重要故障(如欠壓鎖定條件、熱關(guān)閉、欠壓保護(hù)、輸入欠壓、閂鎖/關(guān)閉、Rt引腳開路等)而關(guān)閉,或在PFC段獲得額定大電壓前的啟動(dòng)相位期間,pfcOK信號(hào)處于低電平。此外,NCP1631還具備前饋功能,從而改善環(huán)路補(bǔ)償。
能效測試結(jié)果及影響因素
對于基于NCP1631的300 W、寬電壓范圍PFC預(yù)轉(zhuǎn)換器演示板而言,輸出電壓通常為390 V,滿載時(shí)輸出電流為770 mA,20%負(fù)載時(shí)則為154 mA。這兩類輸出電流一般以相同工具測量,在10%及20%這樣的輕載條件下測量必須特別細(xì)心,因?yàn)? mA的誤差就可能導(dǎo)致較大的能效差別。例如,20%負(fù)載時(shí),輸入功率為63 W,在154 mA正確值的基礎(chǔ)上,若產(chǎn)生1 mA的誤差,如測得為153 mA或155 mA,相應(yīng)的能效就分別為:100 x 390 x 0.153/63 = 94.7%,及100 x 390 x 0.155/63 = 95.9%,能效相差高達(dá)1.2%。
值得注意的是,PFC能效并不只取決于控制模式,電感、MOSFET、二極管、EMI濾波器等都會(huì)影響能效。例如,采用200 μH PQ2625電感與采用150 μH PQ2620電感時(shí),約輸出負(fù)載高于約50%,則能效差別顯著;相當(dāng),在輕載條件下,由于頻率反走功能的緣故,能效相差極小。
圖4:對于基于NCP1631的300 W、寬電壓范圍PFC預(yù)轉(zhuǎn)換器演示板能效測試結(jié)果
測試顯示,對于基于NCP1631的300 W、寬電壓范圍PFC預(yù)轉(zhuǎn)換器演示板具有極高能效。在20%至100%負(fù)載范圍下,115 Vac線路電壓時(shí)能效高于95.8%,230 Vac線路電壓時(shí)能效高于97.0%。
總結(jié):
交錯(cuò)式PFC支持使用較小的元器件,能夠改善熱性能、增大臨界導(dǎo)電模式(CrM)功率范圍并減小電流紋波,非常適合對外形因數(shù)要求極為嚴(yán)格的纖薄應(yīng)用,如最新的超薄液晶電視等。安森美半導(dǎo)體在此前以2顆較小NCP1601實(shí)現(xiàn)分立式交錯(cuò)式PFC的基礎(chǔ)上,新推出了新穎的2相式頻率鉗位臨界導(dǎo)電模式(FCCrM) PFC控制器NCP1631,以單顆IC集成構(gòu)建強(qiáng)固及緊湊的2相交錯(cuò)式PFC段所需的全部特性,且外部元件極少。FCCrM及NCP1631提供的頻率反走功能支持使用小電感,測試顯示,在完整負(fù)載范圍內(nèi)均提供高能效。
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評(píng)論