提供智能纖薄電源的途徑

來源：EET  作者：Tim Kaske2014年02月20日 15:06

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[導(dǎo)讀] 隨著個(gè)人計(jì)算機(jī)（PC）及電視機(jī)采用更纖薄優(yōu)雅的外形因數(shù)，電源必須降低厚度，超便攜計(jì)算機(jī)用的適配器也必須變成緊湊輕巧的旅行伴侶。

關(guān)鍵詞：NCP1937PFC電源設(shè)計(jì)

　　隨著個(gè)人計(jì)算機(jī)（PC）及電視機(jī)采用更纖薄優(yōu)雅的外形因數(shù)，電源必須降低厚度，超便攜計(jì)算機(jī)用的適配器也必須變成緊湊輕巧的旅行伴侶。

　　為了幫助符合此類目標(biāo)，準(zhǔn)方波諧振（QR）電源提供高開關(guān)能效，還幫助降低電磁干擾（EMI），能簡化電磁的屏蔽或抑制。反激及功率因數(shù)校正（PFC）組合型控制器管理電源，令設(shè)計(jì)人員能夠減少器件數(shù)量。此外，通過在低負(fù)載/空載條件下關(guān)閉PFC，控制器還能提升待機(jī)能效。此類器件的路線圖正趨向進(jìn)一步提升功能集成度，及增強(qiáng)開關(guān)性能，用以降低可聽噪聲。

　　組合型QR/PFC控制器

　　市場(chǎng)上存在多種包含PFC及準(zhǔn)諧振反激反激控制功能、采用單個(gè)封裝的組合型器件。高壓集成電路（IC）技術(shù)容許采用經(jīng)過整流的交流線電路來直接啟動(dòng)。邏輯電路控制反激及PFC開關(guān)波形，以及其它功能，如軟啟動(dòng)，過流、過壓及過溫保護(hù)等保護(hù)功能，安全重啟，及退磁檢測(cè)。

　　在正常工作期間，PFC通將無功功率（reactive power）降至最低及防止線電壓失真來提升能效。電器在功率高于70 W時(shí)強(qiáng)制要求PFC；但功率等級(jí)低于70 W時(shí)則不要求PFC，其間PFC電路的能耗可能會(huì)降低能效。為了節(jié)省這些能耗，市場(chǎng)上某些反激/PFC組合控制器能夠在輕載時(shí)及關(guān)閉模式下關(guān)閉PFC電路，并因此提升能效。

　　安森美半導(dǎo)體的 NCP1937組合型PFC及準(zhǔn)諧振反激控制器提供一項(xiàng)新穎的功能，令用戶可以根據(jù)輸出功率占滿載功率的百分比來設(shè)定PFC關(guān)閉閾值。內(nèi)部電路產(chǎn)生跟輸出功率成正比例的電流，此電流使用外部電阻及電容來調(diào)節(jié)和平均，以產(chǎn)生與輸出功率成正比的電壓。此IC結(jié)合使用此電壓及集成的PFC關(guān)閉定時(shí)器和隨著線電壓變化的參考電壓，以協(xié)調(diào)PFC的關(guān)閉和重新啟用。這就使PFC段能夠在低線電壓下25%至50%負(fù)載及高線電壓下50%至75%負(fù)載期間關(guān)閉。上電期間 PFC段也關(guān)閉，直至反激軟啟動(dòng)定時(shí)到期。此外，通斷開反饋連接來關(guān)閉PFC所需的電路也集成在此器件中。傳統(tǒng)組合型器件要求包含MOSFET電路的外部反饋連接，以根據(jù)要求斷開或閉合回路。圖1展示了PFC導(dǎo)通/關(guān)閉控制電路。

　　圖1. PFC導(dǎo)通/關(guān)閉控制集成電路。

　　此功能提供了一個(gè)示例，彰顯高壓IC技術(shù)領(lǐng)域的進(jìn)步如何使制造商能夠提供更高集成度的控制器，使電源設(shè)計(jì)人員能夠省去額外的外部電路，并進(jìn)一步提升完整負(fù)載范圍下的能效。帶有高壓功能的IC提供的數(shù)字功能通常有限。如今，更高端的高壓工藝配合更小的數(shù)字特征尺寸，容許增加額外的芯片內(nèi)建功能，使設(shè)計(jì)人員能夠以比以往盡可能小的外形因子，構(gòu)建更加智能及更高精度的電源方案。

　　改進(jìn)的關(guān)鍵細(xì)節(jié)

　　安森美半導(dǎo)體的700 V高壓工藝還使此控制器能夠集成用于在AC線電壓移除時(shí)對(duì)X2輸入濾波電容放電（一項(xiàng)安全機(jī)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)要求的功能）的大多數(shù)電路。這就節(jié)省PCB空間及用于 X2電容放電之外部電阻網(wǎng)絡(luò)的能耗。NCP1937控制器包含兩個(gè)高壓啟動(dòng)電路，并且使用了一種新穎的方法來重新配置這些電路，從而在交流線電路移除的情況下對(duì)輸入濾波電容放電。

　　此高端工藝還能集成其它功能，幫助節(jié)省幾個(gè)外部器件；這些功能包括省電模式（PSM）功能，此功能將供電電流降至低于70 μA。傳統(tǒng)反激控制IC采用的典型方法是使用有源關(guān)閉（active-off）集成來啟用低功率模式，此方法要求額外的偏置電流來下拉次級(jí)端的光耦，降低了系統(tǒng)總能效。相比較而言，NCP1937包含內(nèi)置電路，無須此類偏置電流，因而在空載條件下提升系統(tǒng)能效。

　　增加的數(shù)字集成功能及高級(jí)的700 V高壓工藝，還支援芯片置建應(yīng)用更多保護(hù)功能所要求的電路，如故障檢測(cè)、電流感測(cè)及過功率補(bǔ)償，降低了對(duì)外部器件的依賴。

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