交錯式PFC技術趨勢及單芯片交錯式PFC控制器應用

NCP1631具有高保護等級，提供過流保護、浪涌電流檢測、單獨引腳用于過壓保護(OVP)及欠壓保護(UVP)等。例如，芯片上的CS引腳監測負電壓VCS，由于VCS與兩個交錯式支路消耗的總輸入電流Iin成正比，故表示可監測Iin。其中CS引腳電流ICS在CS引腳上保持0 V電壓；若ICS超過210 μA，就會觸發過流保護。這個CS引腳同樣提供浪涌電流檢測，當ICS超過14 μA(信號處于高電平)時，就會關閉輸出驅動，防止損壞MOSFET。芯片上單獨OVP/UVP引腳用于輸出過壓及欠壓保護。此外，BO引腳用于輸入欠壓(BO)檢測，帶50 ms消隱延遲，符合維持時間要求。NCP1631的輸出引腳功能描述見圖3。

NCP1631的另外一項重要特點是能夠提供“pfcOK”信號，能用于啟用/關閉下行轉換器，簡化下行轉換器設計。在PFC段正常工作時，pfcOK信號是高電平(5 V)，能夠用作5 V電源(電流能力5 mA)。否則，在任何時候檢測到重要故障(如欠壓鎖定條件、熱關閉、欠壓保護、輸入欠壓、閂鎖/關閉、Rt引腳開路等)而關閉，或在PFC段獲得額定大電壓前的啟動相位期間，pfcOK信號處于低電平。此外，NCP1631還具備前饋功能，從而改善環路補償。

能效測試結果及影響因素
對于基于NCP1631的300 W、寬電壓范圍PFC預轉換器演示板而言，輸出電壓通常為390 V，滿載時輸出電流為770 mA，20%負載時則為154 mA。這兩類輸出電流一般以相同工具測量，在10%及20%這樣的輕載條件下測量必須特別細心，因為1 mA的誤差就可能導致較大的能效差別。例如，20%負載時，輸入功率為63 W，在154 mA正確值的基礎上，若產生1 mA的誤差，如測得為153 mA或155 mA，相應的能效就分別為：100 x 390 x 0.153/63 = 94.7%，及100 x 390 x 0.155/63 = 95.9%，能效相差高達1.2%。

值得注意的是，PFC能效并不只取決于控制模式，電感、MOSFET、二極管、EMI濾波器等都會影響能效。例如，采用200 μH PQ2625電感與采用150 μH PQ2620電感時，約輸出負載高于約50%，則能效差別顯著；相當，在輕載條件下，由于頻率反走功能的緣故，能效相差極小。

圖4：對于基于NCP1631的300 W、寬電壓范圍PFC預轉換器演示板能效測試結果

測試顯示，對于基于NCP1631的300 W、寬電壓范圍PFC預轉換器演示板具有極高能效。在20%至100%負載范圍下，115 Vac線路電壓時能效高于95.8%，230 Vac線路電壓時能效高于97.0%。

總結：
交錯式PFC支持使用較小的元器件，能夠改善熱性能、增大臨界導電模式(CrM)功率范圍并減小電流紋波，非常適合對外形因數要求極為嚴格的纖薄應用，如最新的超薄液晶電視等。安森美半導體在此前以2顆較小NCP1601實現分立式交錯式PFC的基礎上，新推出了新穎的2相式頻率鉗位臨界導電模式(FCCrM) PFC控制器NCP1631，以單顆IC集成構建強固及緊湊的2相交錯式PFC段所需的全部特性，且外部元件極少。FCCrM及NCP1631提供的頻率反走功能支持使用小電感，測試顯示，在完整負載范圍內均提供高能效。