前線“芯”思路丨適配于氮化鎵開關器件的高頻小體積照明電源方案

隨著物聯(lián)網(wǎng)，尤其是智能照明和智能家居的發(fā)展，高效高性能的小體積電源越來越被市場所需求。如何能在電源體積做得更小的情況下，依然能夠保證最好的性能？安森美(onsemi)提供基于NCL2801+NCP13992的一整套你所需要的方案：適配于氮化鎵 (GaN) 開關器件，工作于高頻開關頻率場合下的小體積PFC & LLC方案。

● NCL2801是安森美開關電源方案中PFC控制芯片家族的一員。內(nèi)置谷底計數(shù)頻率返走（VCFF）、谷底開通等技術，提供優(yōu)秀的總諧波失真（THD）以及功率因數(shù)（PF）值表現(xiàn)。適用于LED照明、PC電源以及平板電視等要求高PF值、低THD的應用場合。

● NCP13992作為安森美LLC諧振半橋控制器家族的一員，在NCP1399優(yōu)異表現(xiàn)的基礎上，創(chuàng)新的增加了輕載工作模式（LL mode）,Quiet SKIP模式，顯著提升了輕載情況下整機的效率，并且有效抑制了打嗝模式下的噪聲問題。

產(chǎn)品方案簡介

1. 方案特點：

● 使用臨界模式的電流型PFC控制器NCL2801，內(nèi)部集成谷底開通技術，在具備優(yōu)良的THD和PF值性能基礎上，還擁有優(yōu)秀的效率表現(xiàn)；

● 使用業(yè)內(nèi)知名的電流型LLC拓撲結構驅動芯片NCP13992,在實現(xiàn)高頻開關工作的基礎上，實現(xiàn)電源的小型化，并且具備優(yōu)秀的效率表現(xiàn)；

● 簡易的外部線路，有利于簡化PCB布板工作；

● LLC滿載工作頻率300KHz左右，完美適配目前市場火熱的GaN產(chǎn)品，實現(xiàn)LLC部分高頻化設計；

● 完善的保護：過溫保護（OTP）,過壓保護（OVP）,過流保護（OCP）等；

● NCP13992在輕載情況下進入輕載（LL）模式以及跳周期（SKIP）模式，使整機擁有優(yōu)秀的輕載效率以及待機功耗表現(xiàn)；

2. 應用領域：

● 高PF值，低THD等應用場合，比如LED照明行業(yè)；

● 高效率，高工作頻率，高功率密度要求應用場合AC-DC開關電源；

方案應用實例

1. 方案實物圖：

2. 典型應用原理圖以及線路介紹：

PFC部分使用安森美的NCL2801產(chǎn)品，SOIC-8封裝，外圍線路簡單。FB腳為輸出電壓采樣信號輸入端，作為反饋信號輸入端的同時還有輸出電壓OVP功能保護。MULT腳外置電阻分壓，采樣輸入AC電壓，用于判定輸入電壓范圍以及設置BO功能保護。在設計過程中，還需要注意CS腳外部電阻（R10）的取值：R10阻值固定為4檔，分別是100Ω，330Ω，620Ω以及1000Ω。R10的取值大小決定了負載大小變化時，MOS管開關過程中的第一個固定跳變CTRL腳的電壓大小，R10取值越大，第一個谷底跳變時的負載就越大。我們推薦使用100Ω或者330Ω電阻，在擁有較好THD表現(xiàn)的同時，也有較好的效率表現(xiàn)。

LLC部分使用安森美的NCP13992產(chǎn)品，SOIC-16封裝。作為電流型控制的LLC控制器，擁有快速的反饋環(huán)反應速度，具有優(yōu)秀的動態(tài)響應表現(xiàn)。NCP13992內(nèi)置高壓啟動腳HV腳，可以耐受最大600V的啟動電壓。PFCFB腳內(nèi)部內(nèi)置1V電壓基準，檢測PFC部分電壓，用于設置LLC電路的啟動電壓點。SKIP腳內(nèi)置50uA恒流源，外置對地電阻產(chǎn)生電壓與FB電壓對比，用于設置NCP13992進入SKIP模式的負載點。LLCCS腳內(nèi)置4.35V（版本不同會有差異）基準，通過外部電容分壓（C15,C25,C26以及R30）檢測諧振電容上電壓，用于實現(xiàn)原邊諧振腔電流大小檢測以及OCP保護。PFCMODE腳為電壓輸出端，當VCC電壓高于Vcc_on之后，PFCMODE會有一個穩(wěn)定的電壓輸出（正常工作狀態(tài)時為12V左右）。該電壓可以用于給PFC部分控制器VCC腳供電。

3. 優(yōu)秀的待機功耗和效率表現(xiàn)：

待機功耗vs輸入電壓

效率曲線

4. 優(yōu)秀的PF值表現(xiàn)：

不同負載下的PF值

不同負載下的THD

方案應用總結

作為在市場經(jīng)過驗證的PFC和LLC控制器，NCL2801和NCP13992以其優(yōu)秀的表現(xiàn)贏得了非常多電源工程師的認可和喜歡。在驅動GaN器件的高頻化應用場景中，NCL2801和NCP13992仍然具有非常優(yōu)秀的表現(xiàn)：穩(wěn)定，高效的基礎上，還具有完善的保護，優(yōu)秀的THD，PF值和待機功耗等表現(xiàn)。因此，作為適配于GaN開關器件的高頻小體積照明方案，NCL2801和NCP13992也一定會受到大家的歡迎。