滿足高性能和功效要求的單芯片CCM PFC及LLC組合控制器

計算機、服務器及平板電視向來是能效規范機構的重要目標，這些設備必須在滿足高性能的同時符合較新能效要求。安森美半導體身為領先廠商，一直致力于推出符合較新能效規范的電源控制器。本文將介紹安森美半導體應用于計算機ATX電源及平板電視的高能效、高性能功率因數校正(PFC)及半橋諧振雙電感加單電容(LLC)組合控制器NCP1910的主要特性及電源段的應用設計要點，幫助工程師更好地采用NCP1910進行相關的電源設計。

現有方案及存在的問題
用于上述電源設計的現有方案存在的較大問題是元器件數量太多，首先必須要有帶主電源輸入欠壓(LBO)保護功能的PFC控制器，還要有帶輸入欠壓(BO)保護及閂鎖功能的LLC控制器；用于處理“功率良好”(PG)信號的比較器，以及用于感測的額外電路也必不可少。此外，為了實現次級端過壓保護(OVP)，需要可控硅整流器(SCR)、比較器及感測電路；為了提供LLC短路保護(SCP)并兼顧PFC工作異常狀況，還需要其他一些元件。如果能在一個單芯片中結合所有功能，實現一種組合控制器就可以使這些問題迎刃而解。

高性能CCM PFC及LLC組合控制器的優勢
安森美半導體推出的NCP1910在單芯片中結合了PFC和LLC控制器，集成了這兩個轉換器所需的全部信號交換(handshaking)功能，既可提高可靠性，又可支持更簡單、更高密度的設計。NCP1910采用SOIC-24封裝，適用于高功率的ATX、一體機(all-in-one)及服務器、平板電視電源。

圖1是采用NCP1910的典型應用電路圖共用電路，它包括遠程PFC段、LLC段，以及實現導通/關閉、功率良好(PG)等的共用電路。

圖1：采用NCP1910的典型應用電路圖

PFC段具有以下一些特性：
•固定頻率連續導電模式(CCM) PFC可提供65kHz,100 kHz、133 kHz及200 kHz選擇；
•可編程過流閾值提供優化的感測電阻；
•過功率限制可根據平均輸入電壓限制電流；
•PFC異常保護，可以在出現PFC異常的情況下，器件停止工作，即使輸入為高線路電壓；
•欠壓保護可避免反饋網絡中出現錯誤連接的情況下受損；
•快速瞬態響應旨在維持Vbulk穩壓：
--過壓保護可自動恢復OVP閾值(穩壓電平的105%)；
--動態響應增強器可在Vbulk降至低于其穩壓電平的95%時，使用其內部200 µA電流源來加快穩壓環路速度；
•冗余OVP(OVP2)使用專用引腳來閂鎖Vbulk OVP；
•可調節線路輸入欠壓帶50 ms消隱時間(blank time)，避免在低輸入電壓時受損；
•Vin2前饋可優化功率因數；
•Power Boost可在極端線路瞬態條件下調節Vbulk(如264 Vac→90 Vac)；
•可調節頻率反走提升輕載能效；
•軟啟動；
•圖騰柱(Totem Pole)驅動能力為±1.0 A門驅動器。

LLC段具有以下一些特性：
•25 kHz至500 kHz的寬工作頻率范圍；
•板上固定死區時間為300 ns，可避免shot-through；
•在軟啟動或重啟時，專用引腳將SS電容放電至地，從而提供平順的輸出電壓上升；在LLC被CS/FF引腳(> 1V)或BO功能關閉時，SS引腳給CSS放電，并提供純粹的軟啟動；
•高壓驅動器門驅動器為+ 0.5 A -1.0 A；
•雙故障保護電平位于CS/FF引腳：
--CS/FF > 1 V：LLC轉換器立即通過將CSS接地來增加開關頻率。這是一種自動恢復保護模式；
--CS/FF > 1.5 V：當故障嚴重并使CS/FF高于1.5 V時閂鎖；
•可調節輸入欠壓(BO)，FB 引腳電壓占Vbulk的一部分，不需要高壓感測軌，可以省電；
•NCP1910B有跳周期工作功能，當反饋腳電壓低于0.4 V時，LLC驅動器進入跳周期模式，降低頻率，提升輕載能效。

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