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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[導讀] 隨著個人計算機（PC）及電視機采用更纖薄優雅的外形因數，電源必須降低厚度，超便攜計算機用的適配器也必須變成緊湊輕巧的旅行伴侶。

關鍵詞：NCP1937PFC電源設計

　　隨著個人計算機（PC）及電視機采用更纖薄優雅的外形因數，電源必須降低厚度，超便攜計算機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，準方波諧振（QR）電源提供高開關能效，還幫助降低電磁干擾（EMI），能簡化電磁的屏蔽或抑制。反激及功率因數校正（PFC）組合型控制器管理電源，令設計人員能夠減少器件數量。此外，通過在低負載/空載條件下關閉PFC，控制器還能提升待機能效。此類器件的路線圖正趨向進一步提升功能集成度，及增強開關性能，用以降低可聽噪聲。

　　組合型QR/PFC控制器

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

　　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時強制要求PFC；但功率等級低于70 W時則不要求PFC，其間PFC電路的能耗可能會降低能效。為了節省這些能耗，市場上某些反激/PFC組合控制器能夠在輕載時及關閉模式下關閉PFC電路，并因此提升能效。

　　安森美半導體的 NCP1937組合型PFC及準諧振反激控制器提供一項新穎的功能，令用戶可以根據輸出功率占滿載功率的百分比來設定PFC關閉閾值。內部電路產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節和平均，以產生與輸出功率成正比的電壓。此IC結合使用此電壓及集成的PFC關閉定時器和隨著線電壓變化的參考電壓，以協調PFC的關閉和重新啟用。這就使PFC段能夠在低線電壓下25%至50%負載及高線電壓下50%至75%負載期間關閉。上電期間 PFC段也關閉，直至反激軟啟動定時到期。此外，通斷開反饋連接來關閉PFC所需的電路也集成在此器件中。傳統組合型器件要求包含MOSFET電路的外部反饋連接，以根據要求斷開或閉合回路。圖1展示了PFC導通/關閉控制電路。

　　圖1. PFC導通/關閉控制集成電路。

　　此功能提供了一個示例，彰顯高壓IC技術領域的進步如何使制造商能夠提供更高集成度的控制器，使電源設計人員能夠省去額外的外部電路，并進一步提升完整負載范圍下的能效。帶有高壓功能的IC提供的數字功能通常有限。如今，更高端的高壓工藝配合更小的數字特征尺寸，容許增加額外的芯片內建功能，使設計人員能夠以比以往盡可能小的外形因子，構建更加智能及更高精度的電源方案。

　　改進的關鍵細節

　　安森美半導體的700 V高壓工藝還使此控制器能夠集成用于在AC線電壓移除時對X2輸入濾波電容放電（一項安全機構標準要求的功能）的大多數電路。這就節省PCB空間及用于 X2電容放電之外部電阻網絡的能耗。NCP1937控制器包含兩個高壓啟動電路，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輸入濾波電容放電。

　　此高端工藝還能集成其它功能，幫助節省幾個外部器件；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。傳統反激控制IC采用的典型方法是使用有源關閉（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端的光耦，降低了系統總能效。相比較而言，NCP1937包含內置電路，無須此類偏置電流，因而在空載條件下提升系統能效。

　　增加的數字集成功能及高級的700 V高壓工藝，還支援芯片置建應用更多保護功能所要求的電路，如故障檢測、電流感測及過功率補償，降低了對外部器件的依賴。

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