基於安森美半導體NCP1622 CrM PFC 160W 設計方案

近年來隨著應用技術不斷推陳出新，造就終端應用的功率需求越來越大，例如：快充充電器、液晶電視電源供應器等等，功率消耗大於一程度時電源供應器就要有功率因數校正(Power Factor Correction, PFC)的功能，以歐盟EN61000-3-2規範要求，所有電子產品輸入功率大於75W時，其電源供應都需要有功率因數校正的機能。另外，在規格要求也越來越嚴苛，以往可能只要求滿載下效率與功率因數PF值等，目前會要求在某負載範圍下效率都要達到一定的程度，且PF值也要達到一定的數值，以80 Plus金牌等級為例，其在115Vac輸入電壓時，要求在20%、50%與100%負載的效率分別要大於87%、90%與87%，且在特定條件下，PF值必須大於0.9或0.95以上的程度。因此本方案就是選用CrM PFC控制器來提高電源供應器在整個負載範圍內的效率與PF值。

本方案是基於安森美半導體(Onsemi Semiconductor) NCP1622 160W PFC解決方案，本方案會著重在整體效率。安森美半導體NCP1622是一款近年推出的CrM PFC控制器，它是帶有谷底同步頻率折返(Vally Synchronized Frequency Fold−back, VSFF)的CrM PFC，圖一所示為傳統CrM跟VSFF在不同負載下其切換頻率對輸入電壓的變化，VSFF操作模式讓電源供應器在不同負載情況下得以獲得整體最佳效率。另外，安森美半導體NCP1622也有提供幾個實用的功能，第一、NCP1622是一個TSOP-6包裝，以最小化PFC控制器。第二、NCP1622整合零電流檢測(Zero Current Detection, ZCD)與電流偵測(Current Sensor)線路，以提供最簡化PFC線路。第三、NCP1622提供兩種零電流檢測(Zero Current Detection, ZCD)線路，可滿足多種應用場合。第四、NCP1622有提供Skip功能，讓NCP1622工作在輕負載情況下有好的功耗表現。

圖一、CrM跟VSFF在切換頻率對輸入電壓的變化

本方案使用安森美半導體(Onsemi Semiconductor) NCP1622 CrM PFC控制器做160W前端穩壓解決方案，從圖二可以看出本方案在不同輸入電壓110Vac至230Vac，負載從10%~100%範圍內，其效率都可維持在90%以上，在高壓230Vac輸入時，效率更可高達96.4%。從圖三本方案在不同輸入電壓90Vac至265Vac，負載從50%~100%範圍內，其PF值都可維持在0.9以上。圖四是本方案在不同輸入電壓90Vac至265Vac，負載從20%~100%範圍內，其THD值幾乎都可以維持20%以下，在高壓264Vac輸入20%負載時，THD還可在20%以下。

圖二、本方案在各負載下的效率曲線


圖三、本方案在各負載下的PF值

圖四、本方案在各負載下的THD表現

►場景應用圖

►產品實體圖

►展示板照片

►方案方塊圖

►核心技術優勢

1. NCP1622 結合CS跟ZCD在同一腳位 2. NCP1622 ON-time調變器可在頻率折返期間維持適當的電流形狀 3. NCP1622 CRM操作模式下提供谷底切換功能 4. NCP1622提供使用MOSFET汲極(Drain)電壓或輔助繞組方式偵測零電流 5. NCP1622提供Termal Shutdown、Non-latching OVP、Brown-out Detection、Skip功能

►方案規格

1. 全電壓輸入: 90Vac ~ 264Vac 2. 輸出電壓: 390Vdc 3. 最小/最大輸出電流: 40mA/400mA 4. 最大輸出功率: 390Vdc/400mA 5. 效率 > 90% @(10%~100% load) 6. P.F. > 90% @(50%~100% load) 7. 具有二次OVP保護、過電的限制、Pass Diodes的短路保護、FB/GND-pin 開路保護等 8. 展示板PCB尺寸LxWxH= 190 mm x 110 mm x 10 mm