讓高功率電源獲得96%效率的交錯(cuò)式PFC控制器

FAN9612采用飛兆半導(dǎo)體的Sync-Lock技術(shù)，能夠使兩相之間精確地保持180°相位差，在一個(gè)開關(guān)周期發(fā)生頻率變化時(shí)，能夠立刻同步和鎖定另一相的頻率。

如今很多大尺寸平板電視、高清電視，以及高端PC和入門級(jí)服務(wù)器的電源功率都超過300W，而以前具有高效率和低成本的BCM FPC轉(zhuǎn)換器的最大功率約為300W。傳統(tǒng)的臨界導(dǎo)通模式(BCM)PFC控制器采用可變的開關(guān)頻率，將電磁輻射分散到整個(gè)開關(guān)頻率范圍內(nèi)，從而減小了EMI。MOSFET是零電流導(dǎo)通，不會(huì)在整流二極管上產(chǎn)生反向恢復(fù)損耗，所需的電感器較小，在檢流電阻上的損耗也更少。

傳統(tǒng)BCM PFC電路需要采用更高的開關(guān)頻率來減小開關(guān)損耗。然而，這會(huì)導(dǎo)致電感器上產(chǎn)生高幅值的紋波電流，因而無法在更高的功率等級(jí)上使用。高峰值電流使得功率損耗顯著增加，并且需要更大的EMI濾波器。

適用范圍：100W~1000W AC電源

飛兆半導(dǎo)體(Fairchild Semiconductor)推出的臨界導(dǎo)通模式(Boundary-conduction Mode，BCM)交錯(cuò)式功率因數(shù)校正(PFC)控制器FAN9612，專為需要PFC的100W~1000W范圍之AC電源而設(shè)計(jì)，涵蓋許多目標(biāo)市場領(lǐng)域，包括消費(fèi)電子、數(shù)字顯示裝置(LCD、PDP、醫(yī)療)、照明、臺(tái)式電腦、入門級(jí)服務(wù)器、電信整流器、工業(yè)電源系統(tǒng)和太陽能逆變器。這些市場領(lǐng)域的推動(dòng)力是對(duì)于更高效率、更高可靠性、降低總體系統(tǒng)成本和更高水平保護(hù)功能的需求。FAN9612的典型應(yīng)用電路見圖1。


FAN9612采用交錯(cuò)方式，并在所有工作條件下都保持兩個(gè)功率級(jí)精確的180°相位差，因此能夠降低導(dǎo)通損耗，尤其是在大電流的應(yīng)用中，如800W～1000W的電源系統(tǒng)。FAN9612擴(kuò)大了功率范圍，減小了紋波電流和峰值電流。通過電源軌的交錯(cuò)排列，F(xiàn)AN9612還可以減小輸入濾波器尺寸，較其他解決方案能減少線路板空間多達(dá)10%。良好的熱管理可以降低元器件的溫度。這些特性使采用FAN9612的電源能夠滿足“能源之星”和“電腦節(jié)能拯救氣候行動(dòng)”標(biāo)準(zhǔn)的要求，使電源的轉(zhuǎn)換效率可以達(dá)到96%。

FAN9612工作在兩個(gè)并行連接的相差180°的升壓功率系統(tǒng)。與通常用于較高功率水平的連續(xù)導(dǎo)通模式(CCM)技術(shù)不同，BCM技術(shù)提供升壓二極管固有的零電流開關(guān)(無反向恢復(fù)損耗)，這允許使用較廉價(jià)的二極管而不會(huì)影響效率。而且，由于紋波電流的減小和高效的開關(guān)頻率加倍，因此可以使用更小的輸入和輸出濾波器。

FAN9612的特性包括：
自動(dòng)切相，在輕負(fù)載下僅有一個(gè)通道運(yùn)作，將功耗減至最??；
低啟動(dòng)電流和低工作電流；
谷底開關(guān)(valley switching)技術(shù)將MOSFET開啟時(shí)的COSS損耗減至最低；
各個(gè)通道具有過流和功率限制保護(hù)功能；
兩級(jí)輸出過壓保護(hù)(OVP)；
輸入電壓欠壓和過壓保護(hù)；
將重啟定時(shí)器頻率減至最小，以避免可聞的噪聲；
最高開關(guān)頻率鉗制。
可編程閉環(huán)軟啟動(dòng)，在啟動(dòng)時(shí)出現(xiàn)輸出電壓過沖減至最少。
輸入電壓前饋功能將輸出電壓對(duì)比線路電壓的變化減至最小。

產(chǎn)品特點(diǎn)：Sync-Lock和谷底開關(guān)技術(shù)

飛兆半導(dǎo)體的系統(tǒng)工程師Steve Mappus說，F(xiàn)AN9612采用飛兆半導(dǎo)體的Sync-Lock技術(shù)，能夠使兩相之間精確地保持180°相位差，在一個(gè)開關(guān)周期發(fā)生頻率變化時(shí)，能夠立刻同步和鎖定另一相的頻率。在輸入電壓發(fā)生變化和由輸入瞬態(tài)干擾、負(fù)載變化、啟動(dòng)和關(guān)閉，以及切相的條件下，均能保持180°相位差。這項(xiàng)技術(shù)使紋波電流能夠更好地抵消，可以使用更小的EMI濾波器。FAN9612還包含一項(xiàng)專利閉環(huán)軟啟動(dòng)功能，在PFC大容量電容器中消弱過沖電壓。在啟動(dòng)方面，F(xiàn)AN9612能夠通過VOUT電阻分壓器進(jìn)行啟動(dòng)，減少啟動(dòng)電阻器中的功耗。


FAN9612使用谷底開關(guān)技術(shù)來滿足效率需求，最大限度地減少M(fèi)OSFET的容性開關(guān)損耗，使用零電流檢測來消除MOSFET的開啟開關(guān)損耗和輸出整流器的反向恢復(fù)損耗。FAN9612在輕負(fù)載下的自動(dòng)相位管理功能可以滿足80 Plus輕負(fù)載需求。采用相位管理和未采用相位管理電路的負(fù)載效率曲線見圖2。

FAN9612還包含很多的保護(hù)功能，例如帶有軟恢復(fù)的電壓過低保護(hù)、兩個(gè)功率級(jí)(閉鎖和非閉鎖)輸出過壓保護(hù)、開路反饋保護(hù)、過流保護(hù)(OCP)、內(nèi)部最大fSW箝位保護(hù)、輸入電壓前饋，以及各相的功率限制保護(hù)功能。其中，輸入電壓前饋功能可以在輸入電壓變化時(shí)，減緩輸出電壓的變化，在各種輸入電壓下提供恒定的功率限制。

FAN9612采用零電流檢測(ZCD)，沒有RC檢測所產(chǎn)生的延遲，因此易于實(shí)現(xiàn)谷底電壓檢測。恒定的頻寬和PWM增益使設(shè)計(jì)師易于實(shí)現(xiàn)環(huán)路補(bǔ)償。集成的+1.8A/-1.0A柵極驅(qū)動(dòng)器減小了開關(guān)損耗，低電流檢測閾限降低了傳導(dǎo)損耗，可以工作在直流和50Hz～400Hz的交流輸入電壓下。

發(fā)布者：博子