安森美半导体中照明两段式PFC + DC-DC转换方案
已有 268 次阅读 2019-01-01 17:02前段PFC的功能一方面实现输入电流整形以减小输入电流谐波,另一方面将输入交流电压转换为稳定的直流电压(变化范围一般为380V-400V),后段的DC-DC转换器实现隔离和变换,将稳定直流电压变换为所需要的电压,通常可以用反激、LLC或者降压实现,其优点是易于扩展功率和尺寸,易于提供次级端偏置电源,但相应会带来成本上的提升。
具体而言,两段式方案中的PFC段可选用的控制器包括NCP1605、NCP1611/ NCP1612/ NCP1615、NCP1631、MC33262/NCP1607/NCP1608、NCP1653/ NCP1654、NCP1652A/ NCL30001等等。
其中,NCP1605是增强型高压、高能效待机模式功率因数控制器,工作在固定频率非连续导电模式(DCM)和/或临界导电模式(CrM)。NCP1605能够作为PFC主控端工作,确保电源的第二段仅在安全条件下启动。它集成跳周期功能,将待机损耗降到最低。
NCP1631则是安森美半导体推出的一款单芯片2相交错式PFC控制器,可以替代2颗NCP1601,驱动2个PFC支路,提供接近1的高功率因数。
采用传统的CrM/BCM控制时,负载减少时开关频率上升,轻载时控制器可能进入“突发的调频模式”,产生噪声;采用电流控制频率反走(CCFF)控制时,负载减小时开关频率减小,降低噪声,轻载时控制器频率较低,可在高于可听频带的频率钳位,极轻载时采用跳周期模式工作,可以关闭以提升更好的THD,谷底导通进一步提升能效,减小电磁干扰(EMI)。NCP1611/NCP1612基于创新的CCFF架构,在PFC电感电流超过设定值时,电路通常工作在临界导电模式(CrM),而当电流低于预设值时,将开关频率线性降低至约20 kHz,此时电流为零。
NCP1615同样基于CCFF架构,当电流在预设水平以下时,NCP1615芯片的控制频率会线性衰减到26KHz。
对于两段式方案而言,在高压DC-DC次级段,单开关反激架构能效高,设计简单,但功率设计通常小于100W。安森美半导体作为业内领先的固定频率及准谐振(QR)控制方案供应商,提供的准谐振固定频率反激控制芯片具备高压启动、QR谷底锁定、强固的故障保护、宽产品系列(控制器最低6个引脚)等特点。
从业内率先推出第一代高压准谐振反激控制芯片NCP1207/NCP1308,到第二代提供更多保护功能的NCP1337/NCP1338,再到第三代轻载能效大幅提升的NCP1380,直到最新的第四代改善空载能耗的NCP1339,安森美半导体一直都在不断努力,开发更多满足客户更宽需求的芯片产品。
而相对于其他谐振拓扑,LLC串联谐振转换器则能够在相对宽的输入电压及输出负责范围下工作;所需元器件数量则更少,谐振储能元件能够集成到单个变压器中;初级端开关在所有额定负载条件下能实现零电压开关(ZVS);次级端二极管能够实现零电流开关(ZCS),没有反向恢复损耗,所以作为一种高性价比、高能效及低EMI方案,常用于高输出电压的应用中。
NCP1398作为第五代高性能LLC串联谐振控制器,工作频率可以从50kHz高至750kHz,可调节最小开关频率精度达到±3%,可调节死区时间,带外部可调节软启动,精密及高阻抗输入欠压保护,用于过温或过压等严重故障条件下闩锁输入脚,基于定时器的可自动恢复过流保护,闩锁输出短路保护,on/off控制关闭输入脚,跳周期模式,带可调节迟滞,Vcc工作电压达20V,共集电极光耦连接,简化Oring控制,内置过温关闭,600V半桥驱动器,带1A/0.5A汲/源驱动能力,NCP1398B还提供反馈环路开路保护。
组合控制器方案
NCL30051是一款PFC及谐振半桥组合控制器,这器件集成了一个CrMPFC控制器及一个半桥谐振控制器,并内置600 V驱动器,针对离线电源应用进行了优化,采用SOIC16封装,具备了所有实现高能效、小外形设计所需的特性。相比传统途径的CrM PFC+LLC通过改变LLC频率来控制功率,NCL30051则是改变PFC大电容电压来控制功率,局限在于大电容电压的动态范围,优点则是简化了固定电压LED驱动器设计。
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