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安森美增强的pfc控制器ncl2801用于照明应用提供更高能效和更优的thd

2021-12-01 来源:孝感机械信息网

安森美最新的ncl2801模式临界导通型 (crm)功率因数校正(pfc) 升压控制器ic,适用于模拟/脉宽调制()可调光驱动器。该器件的市场优势是优化的总谐波失真(thd)性能,同时在宽负载条件下最大化系统能效,在启动和动态负载期间还具备更小的过冲/下冲,线性电平检测实现最优化的环路增益控制,集成误差易于环路设计和降低功耗。采用soic-8的小外形封装,并集成一系列保护特性,提供较高的系统可靠性。此外,多个vcc启动门限提高设计灵活性。

ncl2801的关键特性

ncl2801的关键特性包括:基于创新的谷底计数频率反走(valley count frequency fold-back, or vcff)方法、thd增强技术、动态响应增强、软过压保护(ovp)/快速ovp、线性前馈、宽vcc范围(10.5 v至28 v)/多个vcc启动门限、跨导误差放大器(ota)、高驱动能力(-500/ +800 ma),以及欠压保护、热关断、ovp、过流保护、开路/短路保护等等。

ncl2801有不同的版本,各版本的可选特性如下表所示,默认版本为ncl2801cda dr2g。设计人员可根据具体应用需求选用合适的版本,提供更高的设计灵活性。

表1:ncl2801各版本的可选特性

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200 w pfc级参考设计

采用ncl2801设计200 w输出功率的 pfc级参考设计板如图2所示。线性范围90 v至305 v。

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图1:ncl2801应用框图

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图2:ncl2801驱动的200 w pfc级参考设计板

1. vcff 在宽负载范围最优化能效

在重载电流条件下,ncl2801在crm模式下工作,计为1个谷底开关。随着输出功率减小,频率降低,当vctrl引脚电压低于阈值电压时,该控制器进入非连续导通模式(dcm),开始增加谷底开关计数。在6个谷底开关之后,若输出功率继续减小,则增加额外的死区时间。总死区时间不超过36.5 us,最小开关频率不低于27.4 khz。开关频率取决于输出电压、输入电压和升压值,并随负载功率增加而增加。阈值电压可通过rcs来设定,提供设计灵活性。vcff最大化dcm期间和轻载条件下的能效并降低待机功耗。同频率钳位临界导通型(fccrm)控制器一样,即使开关频率降低,内部也使功率因数接近1。

2. thd增强

通过在电路倍增器输出端添加一个偏置电压以增加导通时间,从而提升thd性能。如图3所示,200 w评估板在305 vac、满载时的thd <5%,在277 vac、50%负载时的thd<6%,在230 vac、25%负载时的thd<7%。

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图3:200 w评估板在不同vac、负载时的thd性能

3. 快速线性/负载瞬态补偿

由于传统pfc级回路响应慢,负载或输入电压的突然变化可能会导致明显的下冲或过冲。而ncl2801利用动态响应增强技术,减小输出下冲;其软 ovp/快速ovp特性,减小输出过冲。

4. 线性电平检测

通过调整倍增器增益值对比线性电压状态,线性电平检测电路支持更优化的环路增益控制,在宽输入条件下保持稳定工作。

5. 跨导误差放大器

跨导误差放大器的跨导增益典型值为200 us,最大电流+/-20 ua,该pfc级的输出电压通过一个并联而降低,偏置电流最小化以支持使用高阻抗反馈网络,从而简化环路设计,降低功耗。

6. 图腾柱输出

ncl2801结合一个-0.5/+0.8 a的门极驱动器,提供高效驱动功率的能力。

7. 丰富的保护特性

ncl2801通过集成一系列的保护特性,如过压保护、过流保护、热关断、欠压检测、开/短路保护等,持续检测输入电压和输出电压、mosfet电流和芯片温度,以保护系统免受损害,使pfc级极其强固和可靠。

布板及抗噪声考量

ncl2801对噪声不是特别敏感,但在布板时仍需考虑以下几点以尽量优化系统性能:

? 电源环路面积必须最小化

? 接地电源采用星形配置,提供电流返回路径

? 接地电路采用星形配置

? 接地电源和接地电路应通过一个单一的路径连接,不能使用环路

? 此路径最好在靠近电流检测电阻接地端处连接接地电路和接地电源

? 应在电路vcc和gnd引脚间放置一个100 nf 或200 nf 的,及最小化连接长度

? 建议在fb引脚放置一个滤波电容,以保护引脚免受周围可能的噪声影响。但这滤波电容必须很小,不会使通过fb引脚检测的电压失真。

总结

ncl2801电流模式crm升压pfc控制器ic利用安森美半导体的thd增强技术在宽负载范围提供同类最佳的thd性能,而创新的vcff法提高能效和降低功耗,一系列的保护特性提供高可靠性,是led照明应用及其他要求高能效、低待机功耗、低thd、高可靠性的pfc前端应用的理想选择,采用soic-8 封装,可实现紧凑的设计。多个不同版本满足不同的设计需求,提高设计灵活性。

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