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滿足高性能和功效要求的單芯片CCM PFC及LLC組合控制器

作者: 時(shí)間:2011-11-27 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/178336.htm

  計(jì)算機(jī)、服務(wù)器及平板電視向來(lái)是能效規(guī)范機(jī)構(gòu)的重要目標(biāo),這些設(shè)備必須在的同時(shí)符合最新能效。安森美半導(dǎo)體身為領(lǐng)先廠商,一直致力于推出符合最新能效規(guī)范的電源。本文將介紹安森美半導(dǎo)體應(yīng)用于計(jì)算機(jī)ATX電源及平板電視的高能效、功率因數(shù)校正()及半橋諧振雙電感加單電容()NCP1910的主要特性及電源段的應(yīng)用設(shè)計(jì)要點(diǎn),幫助工程師更好地采用NCP1910進(jìn)行相關(guān)的電源設(shè)計(jì)。

現(xiàn)有方案及存在的問(wèn)題
  用于上述電源設(shè)計(jì)的現(xiàn)有方案存在的最大問(wèn)題是元器件數(shù)量太多,首先必須要有帶主電源輸入欠壓(LBO)保護(hù)功能的控制器,還要有帶輸入欠壓(BO)保護(hù)及閂鎖功能的控制器;用于處理“功率良好”(PG)信號(hào)的比較器,以及用于感測(cè)的額外電路也必不可少。此外,為了實(shí)現(xiàn)次級(jí)端過(guò)壓保護(hù)(OVP),需要可控硅整流器(SCR)、比較器及感測(cè)電路;為了提供LLC短路保護(hù)(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(gè)中結(jié)合所有功能,實(shí)現(xiàn)一種控制器就可以使這些問(wèn)題迎刃而解。

高性能 PFC及LLC組合控制器的優(yōu)勢(shì)
  安森美半導(dǎo)體推出的NCP1910在中結(jié)合了PFC和LLC控制器,集成了這兩個(gè)轉(zhuǎn)換器所需的全部信號(hào)交換(handshaking)功能,既可提高可靠性,又可支持更簡(jiǎn)單、更高密度的設(shè)計(jì)。NCP1910采用SOIC-24封裝,適用于高功率的ATX、一體機(jī)(all-in-one)及服務(wù)器、平板電視電源。
  
  圖1是采用NCP1910的典型應(yīng)用電路圖共用電路,它包括遠(yuǎn)程PFC段、LLC段,以及實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通/關(guān)閉、功率良好(PG)等的共用電路。
  
  1.jpg

  圖1:采用NCP1910的典型應(yīng)用電路圖

  PFC段具有以下一些特性:
  ·固定頻率連續(xù)導(dǎo)電模式() PFC可提供65kHz,100 kHz、133 kHz及200 kHz選擇;
  ·可編程過(guò)流閾值提供優(yōu)化的感測(cè)電阻;
  ·過(guò)功率限制可根據(jù)平均輸入電壓限制電流;
  ·PFC異常保護(hù),可以在出現(xiàn)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(hù)可避免反饋網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)錯(cuò)誤連接的情況下受損;
  ·快速瞬態(tài)響應(yīng)旨在維持Vbulk穩(wěn)壓:
  --過(guò)壓保護(hù)可自動(dòng)恢復(fù)OVP閾值(穩(wěn)壓電平的105%);
  --動(dòng)態(tài)響應(yīng)增強(qiáng)器可在Vbulk降至低于其穩(wěn)壓電平的95%時(shí),使用其內(nèi)部200 ?A電流源來(lái)加快穩(wěn)壓環(huán)路速度;
  ·冗余OVP(OVP2)使用專用引腳來(lái)閂鎖Vbulk OVP;
  ·可調(diào)節(jié)線路輸入欠壓帶50 ms消隱時(shí)間(blank time),避免在低輸入電壓時(shí)受損;
  ·Vin2前饋可優(yōu)化功率因數(shù);
  ·Power Boost可在極端線路瞬態(tài)條件下調(diào)節(jié)Vbulk(如264 Vac→90 Vac);
  ·可調(diào)節(jié)頻率反走提升輕載能效;
  ·軟啟動(dòng);
  ·圖騰柱(Totem Pole)驅(qū)動(dòng)能力為±1.0 A門(mén)驅(qū)動(dòng)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(qū)時(shí)間為300 ns,可避免shot-through;
  ·在軟啟動(dòng)或重啟時(shí),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(guān)閉時(shí),SS引腳給CSS放電,并提供純粹的軟啟動(dòng);
  ·高壓驅(qū)動(dòng)器門(mén)驅(qū)動(dòng)器為+ 0.5 A -1.0 A;
  ·雙故障保護(hù)電平位于CS/FF引腳:
--CS/FF > 1 V:LLC轉(zhuǎn)換器立即通過(guò)將CSS接地來(lái)增加開(kāi)關(guān)頻率。這是一種自動(dòng)恢復(fù)保護(hù)模式;
--CS/FF > 1.5 V:當(dāng)故障嚴(yán)重并使CS/FF高于1.5 V時(shí)閂鎖;
  ·可調(diào)節(jié)輸入欠壓(BO),F(xiàn)B 引腳電壓占Vbulk的一部分,不需要高壓感測(cè)軌,可以省電;
  ·NCP1910B有跳周期工作功能,當(dāng)反饋腳電壓低于0.4 V時(shí),LLC驅(qū)動(dòng)器進(jìn)入跳周期模式,降低頻率,提升輕載能效。

簡(jiǎn)便的設(shè)計(jì)方法
  使用NCP1910進(jìn)行設(shè)計(jì)過(guò)程非常簡(jiǎn)單,只要三步即可完成,如圖2所示。第一步是設(shè)計(jì)PFC段,第二步是設(shè)計(jì)LLC段,第三步是設(shè)計(jì)信號(hào)交換部分。

2.jpg

  電路中的BO及PG電平是由R1、R2、R3決定的,無(wú)須感測(cè)高壓。BO電平在Vbulk電平(如300 V,取決于電源系統(tǒng)的設(shè)計(jì))時(shí)使LLC停止工作;PG電平在Vbulk電平時(shí),器件通知次級(jí)端監(jiān)控電路,產(chǎn)生功率故障(Power Fail)信號(hào);在PFC頻率反走輸入功率級(jí)時(shí),PFC開(kāi)始降低工作頻率。以下是PFC段和/或LLC段運(yùn)用熱關(guān)閉及過(guò)流、過(guò)壓、欠壓、過(guò)功率、輸入欠壓等保護(hù)特性,以及頻率反走、跳周期等提升能效的技巧。
  


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