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1、,安森美半导体最新高能效电源方案,安森美半导体新一代PFC控制器NCP1611和NCP1612,工作模式,主要特性,不连续导电模式(DCM),相同平均电流的情况下峰值电流最大稳定性极佳,临界导电模式(CRM),开关频率不固定,连续导电模式(CCM),总是硬开关电感值最大,PFC工作模式概览,iL,iL,iL,t,t,t,NCP1611,NCP1611,传统CRM PFC的挑战,CRM PFC升压电路的主要顾虑：正弦波过零瞬间，开关频率可能极高：开关损耗高，除非使用大尺寸及高成本的线圈电磁干扰(EMI)滤波困难轻载条件下功率因数降低存在产生干扰的风险，扰及由PFC段供电的系统,NCP1611是解
2、决高开关频率问题的产品,The NCP1611 is a robust feature-rich Current Control Frequency Foldback(CCFF)PFC controller optimized to achieve high efficiency across a broad range of load while offering a complete suite of system level safety protection.,CrM w/current controlled frequency foldbackSkip modeSaturated i
3、nductor and bypass/boost diode short protection,Optimizes efficiency across load rangeBetter light load efficiencyVery robust safety characteristics,Fast load transient behaviorOutput over and under-voltage protectionMaximum Vcc of 35 V with internal 14V Gate ClampOCP,UVLO,brown-out protectionSoft-S
4、tart for smooth start-up operation(A version)Robust open and short pin protection(see table)Thermal shutdown,Large Flat TVsComputer Power SuppliesHigh Power AdaptersLED Lighting and BallastsPFC Applications 300 W,NCP1611ADR2G:SOIC8 10.5-V VCC StartupNCP1611BDR2G:SOIC8 17.0-V VCC Startup,NCP1611 增强型功
5、率因数校正(PFC)控制器,其它特性,订购及封装信息,市场及应用,独特特性,NCP1611典型应用电路图,输入欠压检测,频率反走/跳周期控制 能够轻易地关闭跳周期功能,环路补偿,零电流检测(ZCD)及电流感测(CS)功能以低成本1N4148二极管结合在单个引脚上,两个版本：A 启动电压10.5 Vdc(典型值)，带软启动功能，用于平板电视等辅助偏置应用B 启动电压更高，为17 Vdc(典型值)，带正常启动功能，用于能使用较小Vcc电容的自偏置应用,输出反馈感测,电流控制(CCFF)概念-定时器控制死区时间,定时器仅控制死区时间定时器对应电流电平调节死区时间反走频率限制为20 kHz,CCFF架
6、构详解,固定导通时间控制，带频率反走大电流时，电路以临界导电模式(CrM)工作小电流时(重负载时接近线路过零点，轻载时位于全部正弦方波):磁芯复位后下一个周期并不会立即启动相反，定时器开始调节死区时间电流越小，定时器持续时间(死区时间)越长定时器持续时间取决于大小定时器仅控制死区时间(不控制开关周期/关闭时间)死区时间不受电流周期时长变化的影响，因此我们可以毫不犹豫地进行谷底导通,采用传统CrM/BCM(边界线控制)时：负载降低时，开关频率上升极低负载时，控制器可能进入“突发模式”，滋生可听噪声采用CCFF控制架构时：负载降低时，开关频率降低，减小功率损耗轻载时，控制器可以在高于可听噪声频段的
7、较低频率处钳位极低负载时采用跳周期模式工作(可以轻易关闭)谷底导通进一步提升能效,CCFF控制架构提升能效,230 V、满载时的一般特性,VR3是电流感测电阻R3的电压信号 我们将放大A点、B点及C点处的波形,A,B,C,放大正弦波顶部(A点),VDS,VLINE,VR3,DRV,在正弦波顶部，电路以临界导电模式(CrM)工作 MOSFET在谷底导通,A,放大电压电平中间点,VDS,VLINE,VR3,DRV,线路电压下降时，线路电流下降 NCP1611降低开关频率 MOSFET仍在谷底导通,B,放大临近线路过零点处,VDS,VLINE,VR3,DRV,接近线路过零点时，线路电流极小 NCP1
8、611进一步降低开关频率 MOSFET仍在谷底导通,C,轻载条件下CCFF工作相对于CRM大幅提升能效,NCP1611 PFC小结,正待批专利的新颖控制技术电流控制频率反走(CCFF)CRM/DCM工作，带谷底开关宽工作功率范围下提供极佳能效宽负载条件下提供高功率因数及良好的总谐波失真(THD)优于标准CrM PFC控制器之处更强的故障处理能力增强的瞬态响应更灵活地支持不同偏置情况经过了专门优化，用于平板电视、适配器、高能效计算机电源及LED驱动器电源,The NCP1612 is a robust feature-rich Current Control Frequency Fold bac
9、k PFC controller optimized to achieve high efficiency across a broad range of load while offering a complete suite of system level safety protection.It incorporated a pfcOK signal and redundant OVP and bulk Under Voltage Detection for enhanced system level robustness.,CrM with Current Controlled Fre
10、quency FoldbackSkip Mode near zero crossingBypass Diode Short Protection,Optimizes efficiency across load rangeEnhanced light load efficiencyRobust safety characteristics,Output Over and Under-voltage ProtectionOpen Feedback disable protectionOCL,UVLO,Brown-Out Protection,PFC okaySoft-Start for smoo
11、th start-up operationHigh Drive Capability:-500 mA/+800 mALatch Input,Flat TVAll-in-One Computer SuppliesHigh Power AdaptersLED Lighting&BallastsPFC Applications 300 W,NCP1612ADR2G:SOIC10 10.5V Vcc StartupNCP1612BDR2G:SOIC10 17 V Vcc Startup,NCP1612 拥有PFC OK 信号的增强型功率因数校正(PFC)控制器,Others Features,Orde
12、ring&Package Information,Market&Applications,O,DW,Redundant OVP&Bulk UV,Frequency Fold back/Skip Control,Interleaved CS/ZCD,PFC OK,“B”Version for Self-supply applications,安森美半导体适配器电源控制器NCP1246和NCP4353/4,空载能耗,规范要求,300 mW,30 mW,16 mW,空载,当前最佳性能,空载,空载,安森美半导体2012年产品NCP1246,新的关闭模式方案,目标关闭模式(OFF mode)不带第三线控
13、制线路或额外信号方案带自动起动功能(automatic starting)(无需额外信号)230 Vac输入条件下关闭模式/空载能耗15 mW(采用高压输入欠压保护(HV BO)及有源X2电容放电方案)方案次级端“空载”检测控制器支持关闭模式内嵌“TL431”稳压集成LED驱动器初级端控制器带低能耗休眠模式及有源X2电容放电,NCP1246+NCP435x低待机能耗方案,X2电容放电 反馈(FB)引脚关闭模式检测 低能耗休眠模式,检测空载条件，且由光耦关闭NCP1246 替代TL431 电流消耗 100 A,NCP1246初级端控制器,NCP435x次级端控制器,16 mW空载输入能耗,空载检
14、测原理,比较“输出电压”(Vout)与“空载信息(No load info)高开关频率或高频待机跳周期模式下均等于负载空载及极低频跳周期模式下不同在小电容及恒定负载条件下，Vout保持恒定，而“空载信息”走低无功率感测：对能效及安全无影响外部元件数量极有限：仅作调节之用,增加的空载检测电路,进入关闭模式的过程,“空载信息”(No Load Info),空载检测波形,极低频率跳周期模式频率低至0.01333 Hz(75 s 跳周期时间),ON/OFF opto drive,Vout,No Load Info,当Vout“No Load Info”时，导通/关闭(ON/OFF)光耦关闭初级端控制器
15、初级端控制器重启前，Vout 允许降低至2.5 V,19 V,2.5 V,The NCP1246 is a fixed frequency,current mode controller that is specifically optimized to minimize power consumption during no load and light load conditions.,Active x-cap discharge built in to the device Ability to enter a Power Savings“Sleep State”,providing h
16、iccup mode of the output voltage Freq.reduction in light load conditions and skip mode,Eliminates the need for discharge resistors saving power&components Significantly reduces power consumption in no load conditions Maintain high efficiency across entire line/load range,AC adapters(notebooks and pr
17、inters)Open frame PSU(DVD,STB),其它特性,订购及封装信息,市场及应用,NCP1246 低待机能耗高压固定频率控制器,Latch-off input for severe fault conditions,allowing direct connection of NTC Timer-based protection:auto-recovery or latched HV startup circuit Frequency jittering for a softened EMI signature across entire load range Vcc oper
18、ation up to 30 V,独特特性,价值所在,应用数据,X2电容放电,为了符合安规标准，AC-DC电源必须具备在拨出交流插头后不到1 s的时间内将电磁干扰(EMI)滤波器X2输入电容放电的方法为了符合此要求，常见使用与电容并联的一串高阻抗电阻然而，此电阻型消耗源(drain)消耗约25 mW输入能耗当考虑到空载输入能耗时，此25 mW能耗相对较大安森美半导体方案：“有源X2电容放电”检测断开交流连接状况，并通过开关为电容放电,NCP1246 X2放电,NCP1246关闭模式,关闭模式由从次级端到NCP1246反馈引脚的信号来触发NCP435x使用相同的光耦提供此信号，用于反馈网络空载期
19、间，NCP435x驱动光耦，下拉反馈(FB)引脚，关闭NCP1246,NCP1246低能耗关闭模式,关闭模式,当FB引脚电压降至低于0.4 V达150 ms时，器件进入关闭模式。当FB引脚电压增加至2.2 V时，器件重启。在关闭模式期间，仅有FB引脚控制电路及X2电容放电电路偏置。,NCP1246 FB引脚功能,以光耦触发NCP1246关闭模式,在正常工作期间，20 k上拉电阻在FB引脚上提供250 A偏置电流 在关闭模式期间，Vfb(reg)为0 V。FB引脚另由小得多的5 A电流源偏置,需要极小的光耦电流来维持关闭模式由于光耦的低电流传输比(CTR)，NCP4353/4使用150 A电流来
20、确保关闭模式,The NCP4354 detects no load conditions and enters the primary controller into an ultra low frequency skip mode for reduced standby consumption.Integrated CCCV feedback and LED driver.It is designed for use with the NCP1246.,Detects no load to enter power supply into an ultra low frequency ski
21、p mode Only one opto coupler required for feedback and OFF control,Increased no load efficiency(15mW)Fewer components,CCCV feedback Integrated LED driver Vsupply up to 36 V Adjustable minimum Vout in off mode 1.25 V reference with 1%accuracy Icc 100uA,Notebook Adapters Other external power adapters,
22、NCP4354 低待机能耗次级端恒流恒压(CCCV)控制器，带LED驱动器,其它特性,订购及封装信息,市场及应用,独特特性,价值所在,应用数据,NCP4354典型电路图,次级端关闭模式器件概览,NCP4353次级端控制器,TSOP-6,A版本：CCCV 或 B版本：Vmin调节,A,B,NCP4354次级端控制器,SOIC-8,A版本：CCCV 或 B版本：单独FB及导通/关闭,A,B,嵌入式CVCC(NCP4353A及NCP4354A),通过增添的OTA增加电流控制(CC)功能直接稳压动作，提供CC以直接输出电流感测增强安全低压参考(VREFC=0.0625V,5%)降低感测电阻(Rsens
23、e)的压降及功耗,LED驱动器,以能汲取5 mA(峰值)电流的开漏极MOSFET输出提供LED驱动器引脚由内置振荡器以1 kHz方波驱动，占空比为12.5%当VCC高于VCCMIN及输出电压处于稳压状态时，LED驱动器工作下列情况下LED驱动器停止开关：VCC 低于内部IC的欠压锁定(UVLO)阈值，或关闭模式激活(旨在降低能耗)此引脚将通过1颗串联的电阻连接至外部LED，从而限制LED电流。,NCP1246+NCP4354 65W适配器演示板,65 W演示板能效,结论,NCP1246及NCP4354是用于适配器的同伴器件它们一起为AC-DC电源适配器提供极低空载待机能耗下一步，如何提供低于10 mW的待机能耗？,谢谢!,
