随着第三代半导体碳化硅和氮化镓开关器件大范围应用,图腾柱PFC应用获得极大的拓展。碳化硅和氮化镓的反向恢复损耗接近于零,从而让图腾柱PFC工作在连续模式成为可能。相比于传统PFC,图腾柱PFC拓扑简单,而且效率高,广泛应用于铂金级、钛金级电源设计。
瞻芯电子开发了工业界首款全功能连续模式(CCM)图腾柱PFC控制芯片 IVCC1102,仅为16脚封装,在其问世之前,由于图腾柱PFC控制的复杂性,数字电源控制器是市场上实现图腾柱PFC仅有的解决方案。尽管性能有明显优势,但数字电源项目开发的难度和成本提高了应用导入的门槛。而且,数字控制器在某些特殊的应用场景,如AC瞬间掉电或雷击等,其响应速度无法保持正确控制逻辑,从而难于应付电流倒灌。而且,数控通常要求有高水平的软件和硬件工程师协作开发,有较大开发成本和开发时间负担。
在上述背景下,瞻芯电子自主开发的连续模式图腾柱PFC控制器 IVCC1102,芯片内置高可靠性的模拟控制,具备快速精确的功率因数校正控制信号输出,不使用数字电源控制器,无需编程调试,不管是搭配碳化硅器件,还是搭配氮化镓器件,都能大幅简化器件选型及开发任务,大大加快产品的开发速度,解决上述提到的各种难点,保证方案的高效、高可靠性,迅速推出高性能电源产品。
近日公布的基于氮化(GaN)的镓镓未来700W智能混合信号无桥图腾柱 PFC LLC量产电源解决方案,以及基于碳化硅(SiC)的瞻芯电子2500W 图腾柱 PFC电源方案都很好的验证了IVCC1102控制器的优异特性。
SOIC-16封装
4x4mm QFN-20封装
瞻芯电子自主开发的 IVCC1102 ,不仅能缩短电源开发时间,降低开发人力和器件成本,还能克服多项控制难点,提高电源的可靠性:
1)反电流倒灌控制。带交流整流同步管的图腾柱PFC实质上是一个双向变换器。输入交流电压(AC)的瞬间下掉,如果不能及时关闭开关器件,会导致母线电解电容能量倒灌回AC侧,从而产生很大的倒灌电流。该电流不仅使PFC消耗掉系统掉电保持时间(hold-up time)所需的能量,极端情况还可能损坏开关管。 IVCC 1102 检测输入电压,采用自主专利中的固定前馈比控制技术,占空比可以快速响应AC电压变化,再配合快速可靠的过零点逻辑,完美地解决了这一控制难点。
2)平滑过零点电流控制难题。IVCC1102 采用自主专利中的过零点控制技术,缩短过零区,同时提高过零区软启开关频率,减小慢管换流时的电流尖峰,使AC电流可以平滑过零。
3)兼顾低总谐波失真(THD)和快电压环控制。IVCC1102 釆用自主专利中的混合控制技术,在稳态运行时,仅在AC过零点时对输出电压釆样,从而减小输出电压的二次谐波,减小THD的影响;而在动态时,输出电压反馈信号实时采样,并进入非线性控制环路,来加快电压环的响应以减小输出电压的波动,使这两难的控制得以有效地结合,提升电路的整体运行效果。
4)抗雷击破坏。由于雷击波电压上升速度快,并随机地同相或反相地叠加到AC电压上,检测电路和控制器必须快速测出输入电压极性并做相应的控制调整,否则容易损坏后级电路。IVCC1102 采用快速的模拟检测电路和固化的控制逻辑,能稳定而有效地应对这种特殊场景,减小或消除雷电波对开关管的冲击。
IVCC1102搭配碳化硅(SiC)的图腾柱PFC方案瞻芯电子开发了一款图腾柱全桥PFC方案,这是一种AC-DC的拓扑结构,并工作在连续模式(CCM)。高速桥臂的SiC MOSFET工作频率为57kHz。由于碳化硅MOSFET有极小的输出电容和接近零的反向恢复,它是硬开关电路的理想开关器件 。同步整流的慢桥臂工作在工频,由于低导通电阻的Si MOSFET导通时的Vsd压降远低于高压二极管,使得整流功耗大大降低。通过以上的方式,可以提高应用的整体效率。