鉅大LARGE | 點擊量:874次 | 2019年12月26日
半導體技術(shù)的進步 可締造更智能、更纖薄的電源
隨著個人計算機(PC)及電視機采用更纖薄優(yōu)雅的外形因數(shù),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(guān)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(shù)校正(PFC)組合型控制器管理電源,令設(shè)計人員能夠減少器件數(shù)量。此外,通過在低負載/空載條件下關(guān)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(guān)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(shù)容許采用經(jīng)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(guān)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(reactivepower)降至最低及防止線電壓失真來提升能效。電器在功率高于70W時強制要求PFC;但功率等級低于70W時則不要求PFC,其間PFC電路的能耗可能會降低能效。為了節(jié)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(guān)閉模式下關(guān)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(jù)輸出功率占滿載功率的百分比來設(shè)定PFC關(guān)閉閾值。內(nèi)部電路產(chǎn)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(diào)節(jié)和平均,以產(chǎn)生與輸出功率成正比的電壓。此IC結(jié)合使用此電壓及集成的PFC關(guān)閉定時器和隨著線電壓變化的參考電壓,以協(xié)調(diào)PFC的關(guān)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(guān)閉。上電期間PFC段也關(guān)閉,直至反激軟啟動定時到期。此外,通斷開反饋連接來關(guān)閉PFC所需的電路也集成在此器件中。傳統(tǒng)組合型器件要求包含MOSFET電路的外部反饋連接,以根據(jù)要求斷開或閉合回路。圖1展示了PFC導通/關(guān)閉控制電路。
圖1.PFC導通/關(guān)閉控制集成電路。
此功能提供了一個示例,彰顯高壓IC技術(shù)領(lǐng)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(shè)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(shù)字功能通常有限。如今,更高端的高壓工藝配合更小的數(shù)字特征尺寸,容許增加額外的芯片內(nèi)建功能,使設(shè)計人員能夠以比以往盡可能小的外形因子,構(gòu)建更加智能及更高精度的電源方案。
改進的關(guān)鍵細節(jié)
安森美半導體的700V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(gòu)標準要求的功能)的大多數(shù)電路。這就節(jié)省PCB空間及用于X2電容放電之外部電阻網(wǎng)絡(luò)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(jié)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70μA。傳統(tǒng)反激控制IC采用的典型方法是使用有源關(guān)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(tǒng)總能效。相比較而言,NCP1937包含內(nèi)置電路,無須此類偏置電流,因而在空載條件下提升系統(tǒng)能效。
增加的數(shù)字集成功能及高級的700V高壓工藝,還支援芯片置建應(yīng)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。