瑞薩推出面向大功率產品的PFC控制IC

　　記者獲悉，瑞薩科技公司2月23日宣布推出R2A20114系列功率因數校正*1控制IC（PFC控制IC），它利用連續導通模式*2交錯功能*3來為計算機服務器和空調等大功率產品實現小型、高效、低噪聲電源裝置設計。2009年4月瑞薩將在日本發售R2A20114和R2A20104的樣品。
　　PFC控制IC是計算機服務器和數字家電等產品的電源裝置內的一個器件，可以減少AC（交流電）-DC（直流電）轉換過程中輸入電壓與電流波形差異引起的、不必要的功率和諧波*4的出現。它是通過對輸入電流波形進行整形以便配合輸入電壓波形來實現這種改進的。近年來，越來越多地在電源裝置中使用PFC控制IC，用以提高能量效率和保證符合諧波相關國際法規的要求。
　　R2A20114系列采用下列3種功能（包括交錯功能）來實現效率更高、噪聲更低的電源裝置設計。
(1) 通過交錯功能將其紋波電流降至瑞薩科技公司上一代產品的1/4
R2A20114系列是瑞薩科技公司推出的第一款連續導通模式PFC控制IC，其利用交錯功能來提高效率。在交錯操作內，2個升壓電路交替運行，以便對輸入電流波形進行整形。它將輸入紋波電流降至瑞薩科技公司先前采用單升壓電路的產品的1/4。
(2) 通過提高輕負載條件下的效率而在所有負載區域內均實現了高轉換效率
當它在輕負載下運行且無需高輸出功率時，R2A20114系列可以停止其中一個升壓電路。這樣，就可以提高輕負載下的效率 - 這在以前是很難辦到的，并且還可以在幾乎所有負載區域內實現高轉換效率。
(3) 噪聲比瑞薩科技公司先前的產品約低6dB
為了降低開關噪聲 - 一個會影響用于應對高功率水平的連續導通模式的問題，新增了一項功能來優化開關頻率。這樣就在瑞薩科技公司上一代產品的基礎上將噪聲降低了約6dB，從而普遍降低了電源線路噪聲。
　　除了上述功能以外，R2A20114系列還可以設計出更薄、更小巧的電源裝置，因為它的高效率和低噪聲使得我們能夠使用更小型的元件，如輸入濾波器、升壓線圈和輸入/輸出電容器。
R2A20114系列還整合了多種保護電路，包括用于交錯操作的保護功能，它提高了電源系統的可靠性，減少了所需元件的數量，從而極大地簡化了系統。
R2A20114設計用于跟空調等產品一起使用，并且采用分流電阻器的技術指標來進行電流控制。R2A20104適于計算機服務器等應用，并且采用電流互感器的技術指標來進行電流控制。這兩款產品均采用LQFP-40和SOP-20表面貼裝封裝。

< 產品背景資料 >
　　在需要大量功率（超過1kW）的數字家電中，計算機服務器和空調等產品的功率需求特別高，并且它們的電源必須具有很高的可靠性。過去，這類產品的電源裝置內使用的PFC控制IC通常是連續導通模式單端型的。然而，隨著功率水平的提高，有必要提供較大的升壓線圈來滿足日益增加的電流要求，并且需要大型濾波器來吸收開關噪聲。對小型電源裝置的需求刺激了對效率更高和噪聲更低的PFC控制IC的需求。
　　由于各種各樣的原因（包括環境保護），近年來在節能方面取得了顯著進步。計算產業氣候拯救行動（CSCI）*5和80 PLUS®*6就是這樣的計劃，目的是提高計算機服務器和PC等產品的電源的能量效率以及推廣這類節能型電源。對于空調之類的產品而言，越來越需要電源能夠在最大功率負載期間和恒定負載期間提供更高的轉換效率。
　　為了滿足這種需求，瑞薩科技公司將其PFC控制IC的工作模式從單端模式變成了交錯模式，從而幾乎能夠在所有負載區域內實現高功率轉換效率。瑞薩科技公司已經開始批量生產面向中等負載區域（1kW或更低）、轉換效率比單模產品高的交錯臨界導通模式*7 PFC控制IC。除此之外，本公司的產品系列還包含能夠在輕負載期間提供高效率的PFC控制IC，并且這些產品廣泛用于PC和平板電視等產品中。在以往取得的成績的基礎上，瑞薩科技公司開發了新型R2A20114系列連續導通模式交錯PFC控制IC，該產品整合了臨界導通模式交錯PFC控制IC技術，并且能夠在所有負載區域內實現高轉換效率。

< 產品詳情 >
　　R2A20114系列整合了多種保護電路，用于提高電源系統的可靠性和減少元件的總量，進而達到簡化系統的目的。
　　一種率先在這類產品中實現的功能，如果在交錯操作過程中嚴重擾亂了2個升壓電路之間的平衡，它就會輸出一個錯誤信號。
　　定時器鎖存功能，如果過電流條件持續的時間超過了規定的時間，它就會鎖定和暫停操作。
如果輸入AC電壓跌至某個水平以下，它就會中止操作。
　　雙過壓保護電路開發了2個版本、電流控制指標不同的產品 - R2A20114和R2A20104，因為計算機服務器和空調用來檢測電流控制所需的電流信息的元素是不同的。R2A20114設計用于空調等電流控制模塊內無多余空間的產品，并且采用分流電阻器的技術指標（業內首款配有分流電阻器的連續導通模式交錯PFC控制IC）來進行電流控制。R2A20104設計用于計算機服務器和PC等明確規定了功率轉換效率要求的產品，并且采用低損耗電流互感器的技術指標來進行電流控制。這2個版本支持多種大功率產品。
　　瑞薩科技公司將繼續擴展其面向各種功率帶和應用的產品系列，包括面向小型器件的PFC控制IC以及與PFC控制IC一起使用的產品，如第二級AC/DC轉換器。

< 注釋 >
*1. 功率因數校正（PFC）：在用于將AC（交流電）轉化為DC（直流電）的電容器輸入型開關電源中，AC輸入電壓波形是正弦波，而AC輸入電流波形為脈沖波形。輸入電壓和電流波形間的差異導致了不必要的功率及諧波的出現（見注釋4）。功率因數校正通過對輸入電流波形進行整形以便配合輸入電壓波形來增加有效功率（功率因數）的比例，進而減少了不必要的功率和諧波的產生。
*2. 連續導通模式：開關導通關斷切換時升壓線圈中電流連續的模式。
*3. 交錯功能： 2個升壓電路交替運行。1個升壓電路的切換操作之間的空白由另一個升壓電路的操作來填補，從而實現了比使用單升壓電路更高的效率。并且，還降低了輸入和輸出電流紋波（紋波電流）。
*4. 諧波：頻率為商業電源頻率（50Hz和60Hz）的整數倍下的正弦波。諧波電流不僅會影響產生諧波的設備，對商業電力線也有不良影響。因此，各個國家在國際法規的基礎上頒布了相關法律來限制諧波電流水平。功率因數校正是一種滿足IEC和JIS等標準規定的諧波電流限制的方法。
*5. 計算產業氣候拯救行動（CSCI）: Climate Savers®是國際保護組織WWF的商標或注冊商標。“計算產業氣候拯救行動”網站地址：http://www.climatesaverscomputing.org/
*6. 80 PLUS®：一項旨在提高PC和計算機服務器等產品的電源裝置的能量轉換效率，以及推動這類電源的認證和采用的計劃。為了滿足該計劃的要求，電源必須能夠在20%、50%和100%的負載水平下實現80%或更高的能量轉換效率。80 PLUS網站地址：http://www.80plus.org/
*7. 臨界導通模式：一種在檢測到升壓線圈零電流之后開關導通的模式。
*上面提到的其他產品名稱、公司名稱或品牌均為其各自所有者的財產。
< 典型應用 >
• 服務器、數字家電（如空調）等的電源裝置

< 日本售價 > *僅供參考

產品名稱	封裝	樣品價格[含稅]（日元）
R2A20114FP	LQFP-40	250
R2A20114SP	SOP-20	200
R2A20104FP	LQFP-40	250
R2A20104SP	SOP-20	200

< 技術指標 >
項目 R2A20114 系列的技術指標

項目	R2A20114 系列的技術指標
產品名稱	R2A20114	R2A20104
電流控制元件	分流電阻器	電流互感器
最高電源電壓	24 V
工作結溫	−40 to +150℃
UVLO* 操作起動電壓	10.5 V ± 0.7 V
UVLO* 操作停止電壓	9.3 V ± 0.5 V
片上功能	·              交錯控制 ·              連續模式控制 ·              均流控制 ·              開關頻率調制功能 ·              相位誤差信號 ·              掉電 ·              雙過壓保護（OVP）電路 ·              相位差功能 ·              反饋回路開路檢測功能等
封裝	SOP-20/LQFP-40	SOP-20/LQFP-40

* UVLO：欠壓鎖閉（低壓輸入故障預防功能）