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前線“芯”思路丨適配于氮化鎵開關(guān)器件的高頻小體積照明電源方案

安森美 ? 來源:未知 ? 2023-09-19 19:10 ? 次閱讀

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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(guān)器件,工作于高頻開關(guān)頻率場合下的小體積PFC & LLC方案。
  • NCL2801是安森美開關(guān)電源方案中PFC控制芯片家族的一員。內(nèi)置谷底計(jì)數(shù)頻率返走(VCFF)、谷底開通等技術(shù),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(yīng)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(chǔ)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(jī)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(diǎn):

  • 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(shù),在具備優(yōu)良的THD和PF值性能基礎(chǔ)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?fù)浣Y(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)芯片NCP13992,在實(shí)現(xiàn)高頻開關(guān)工作的基礎(chǔ)上,實(shí)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(shí)現(xiàn)LLC部分高頻化設(shè)計(jì);

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

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


2. 應(yīng)用領(lǐng)域:

  • 高PF值,低THD等應(yīng)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(yīng)用場合AC-DC開關(guān)電源;


方案應(yīng)用實(shí)例

1. 方案實(shí)物圖:

2. 典型應(yīng)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(hào)輸入端,作為反饋信號(hào)輸入端的同時(shí)還有輸出電壓OVP功能保護(hù)。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(shè)置BO功能保護(hù)。在設(shè)計(jì)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(fù)載大小變化時(shí),MOS管開關(guān)過程中的第一個(gè)固定跳變CTRL腳的電壓大小,R10取值越大,第一個(gè)谷底跳變時(shí)的負(fù)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(shí),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(yīng)速度,具有優(yōu)秀的動(dòng)態(tài)響應(yīng)表現(xiàn)。NCP13992內(nèi)置高壓啟動(dòng)腳HV腳,可以耐受最大600V的啟動(dòng)電壓。PFCFB腳內(nèi)部內(nèi)置1V電壓基準(zhǔn),檢測PFC部分電壓,用于設(shè)置LLC電路的啟動(dòng)電壓點(diǎn)。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(shè)置NCP13992進(jìn)入SKIP模式的負(fù)載點(diǎn)。LLCCS腳內(nèi)置4.35V(版本不同會(huì)有差異)基準(zhǔn),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(shí)現(xiàn)原邊諧振腔電流大小檢測以及OCP保護(hù)。PFCMODE腳為電壓輸出端,當(dāng)VCC電壓高于Vcc_on之后,PFCMODE會(huì)有一個(gè)穩(wěn)定的電壓輸出(正常工作狀態(tài)時(shí)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(jī)功耗和效率表現(xiàn):

待機(jī)功耗vs輸入電壓

效率曲線

4. 優(yōu)秀的PF值表現(xiàn):

不同負(fù)載下的PF值

不同負(fù)載下的THD

方案應(yīng)用總結(jié)

作為在市場經(jīng)過驗(yàn)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(rèn)可和喜歡。在驅(qū)動(dòng)GaN器件的高頻化應(yīng)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(chǔ)上,還具有完善的保護(hù),優(yōu)秀的THD,PF值和待機(jī)功耗等表現(xiàn)。因此,作為適配于GaN開關(guān)器件的高頻小體積照明方案,NCL2801和NCP13992也一定會(huì)受到大家的歡迎。



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