安森美增強(qiáng)的pfc控制器ncl2801用于照明應(yīng)用 提供更高能效和更優(yōu)的thd

安森美最新的ncl2801模式臨界導(dǎo)通型 (crm)功率因數(shù)校正(pfc) 升壓控制器ic，適用于模擬/脈寬調(diào)制()可調(diào)光驅(qū)動(dòng)器。該器件的市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)是優(yōu)化的總諧波失真(thd)性能，同時(shí)在寬負(fù)載條件下最大化系統(tǒng)能效，在啟動(dòng)和動(dòng)態(tài)負(fù)載期間還具備更小的過(guò)沖/下沖，線性電平檢測(cè)實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化的環(huán)路增益控制，集成誤差易于環(huán)路設(shè)計(jì)和降低功耗。采用soic-8的小外形封裝，并集成一系列保護(hù)特性，提供較高的系統(tǒng)可靠性。此外，多個(gè)vcc啟動(dòng)門限提高設(shè)計(jì)靈活性。

ncl2801的關(guān)鍵特性

ncl2801的關(guān)鍵特性包括：基于創(chuàng)新的谷底計(jì)數(shù)頻率反走(valley count frequency fold-back, or vcff)方法、thd增強(qiáng)技術(shù)、動(dòng)態(tài)響應(yīng)增強(qiáng)、軟過(guò)壓保護(hù)(ovp)/快速ovp、線性前饋、寬vcc范圍(10.5 v至28 v)/多個(gè)vcc啟動(dòng)門限、跨導(dǎo)誤差放大器(ota)、高驅(qū)動(dòng)能力(-500/ +800 ma)，以及欠壓保護(hù)、熱關(guān)斷、ovp、過(guò)流保護(hù)、開路/短路保護(hù)等等。

ncl2801有不同的版本，各版本的可選特性如下表所示，默認(rèn)版本為ncl2801cda dr2g。設(shè)計(jì)人員可根據(jù)具體應(yīng)用需求選用合適的版本，提供更高的設(shè)計(jì)靈活性。

表1：ncl2801各版本的可選特性

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200 w pfc級(jí)參考設(shè)計(jì)

采用ncl2801設(shè)計(jì)200 w輸出功率的 pfc級(jí)參考設(shè)計(jì)板如圖2所示。線性范圍90 v至305 v。

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圖1：ncl2801應(yīng)用框圖

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圖2：ncl2801驅(qū)動(dòng)的200 w pfc級(jí)參考設(shè)計(jì)板

1. vcff 在寬負(fù)載范圍最優(yōu)化能效

在重載電流條件下，ncl2801在crm模式下工作，計(jì)為1個(gè)谷底開關(guān)。隨著輸出功率減小，頻率降低，當(dāng)vctrl引腳電壓低于閾值電壓時(shí)，該控制器進(jìn)入非連續(xù)導(dǎo)通模式(dcm)，開始增加谷底開關(guān)計(jì)數(shù)。在6個(gè)谷底開關(guān)之后，若輸出功率繼續(xù)減小，則增加額外的死區(qū)時(shí)間?？偹绤^(qū)時(shí)間不超過(guò)36.5 us，最小開關(guān)頻率不低于27.4 khz。開關(guān)頻率取決于輸出電壓、輸入電壓和升壓值，并隨負(fù)載功率增加而增加。閾值電壓可通過(guò)rcs來(lái)設(shè)定，提供設(shè)計(jì)靈活性。vcff最大化dcm期間和輕載條件下的能效并降低待機(jī)功耗。同頻率鉗位臨界導(dǎo)通型(fccrm)控制器一樣，即使開關(guān)頻率降低，內(nèi)部也使功率因數(shù)接近1。

2. thd增強(qiáng)

通過(guò)在電路倍增器輸出端添加一個(gè)偏置電壓以增加導(dǎo)通時(shí)間，從而提升thd性能。如圖3所示，200 w評(píng)估板在305 vac、滿載時(shí)的thd <5%，在277 vac、50%負(fù)載時(shí)的thd<6%，在230 vac、25%負(fù)載時(shí)的thd<7%。

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圖3：200 w評(píng)估板在不同vac、負(fù)載時(shí)的thd性能

3. 快速線性/負(fù)載瞬態(tài)補(bǔ)償

由于傳統(tǒng)pfc級(jí)回路響應(yīng)慢，負(fù)載或輸入電壓的突然變化可能會(huì)導(dǎo)致明顯的下沖或過(guò)沖。而ncl2801利用動(dòng)態(tài)響應(yīng)增強(qiáng)技術(shù)，減小輸出下沖；其軟 ovp/快速ovp特性，減小輸出過(guò)沖。

4. 線性電平檢測(cè)

通過(guò)調(diào)整倍增器增益值對(duì)比線性電壓狀態(tài)，線性電平檢測(cè)電路支持更優(yōu)化的環(huán)路增益控制，在寬輸入條件下保持穩(wěn)定工作。

5. 跨導(dǎo)誤差放大器

跨導(dǎo)誤差放大器的跨導(dǎo)增益典型值為200 us，最大電流+/-20 ua，該pfc級(jí)的輸出電壓通過(guò)一個(gè)并聯(lián)而降低，偏置電流最小化以支持使用高阻抗反饋網(wǎng)絡(luò)，從而簡(jiǎn)化環(huán)路設(shè)計(jì)，降低功耗。

6. 圖騰柱輸出

ncl2801結(jié)合一個(gè)-0.5/+0.8 a的門極驅(qū)動(dòng)器，提供高效驅(qū)動(dòng)功率的能力。

7. 豐富的保護(hù)特性

ncl2801通過(guò)集成一系列的保護(hù)特性，如過(guò)壓保護(hù)、過(guò)流保護(hù)、熱關(guān)斷、欠壓檢測(cè)、開/短路保護(hù)等，持續(xù)檢測(cè)輸入電壓和輸出電壓、mosfet電流和芯片溫度，以保護(hù)系統(tǒng)免受損害，使pfc級(jí)極其強(qiáng)固和可靠。

布板及抗噪聲考量

ncl2801對(duì)噪聲不是特別敏感，但在布板時(shí)仍需考慮以下幾點(diǎn)以盡量?jī)?yōu)化系統(tǒng)性能：

? 電源環(huán)路面積必須最小化

? 接地電源采用星形配置，提供電流返回路徑

? 接地電路采用星形配置

? 接地電源和接地電路應(yīng)通過(guò)一個(gè)單一的路徑連接，不能使用環(huán)路

? 此路徑最好在靠近電流檢測(cè)電阻接地端處連接接地電路和接地電源

? 應(yīng)在電路vcc和gnd引腳間放置一個(gè)100 nf 或200 nf 的，及最小化連接長(zhǎng)度

? 建議在fb引腳放置一個(gè)濾波電容，以保護(hù)引腳免受周圍可能的噪聲影響。但這濾波電容必須很小，不會(huì)使通過(guò)fb引腳檢測(cè)的電壓失真。

總結(jié)

ncl2801電流模式crm升壓pfc控制器ic利用安森美半導(dǎo)體的thd增強(qiáng)技術(shù)在寬負(fù)載范圍提供同類最佳的thd性能，而創(chuàng)新的vcff法提高能效和降低功耗，一系列的保護(hù)特性提供高可靠性，是led照明應(yīng)用及其他要求高能效、低待機(jī)功耗、低thd、高可靠性的pfc前端應(yīng)用的理想選擇，采用soic-8 封裝，可實(shí)現(xiàn)緊湊的設(shè)計(jì)。多個(gè)不同版本滿足不同的設(shè)計(jì)需求，提高設(shè)計(jì)靈活性。