近期，瞻芯電子推出一款最新的模擬圖騰柱PFC控制芯片IVCC1104，該產(chǎn)品延續(xù)了IVCC110x系列芯片高速、精確、緊湊的特點(diǎn)，并結(jié)合大量實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，升級(jí)完善了多項(xiàng)控制技術(shù)，助力高性能電源開發(fā)和應(yīng)用。IVCC1104已通過測(cè)試認(rèn)證，正式投入量產(chǎn)。
IVCC1104作為一款模擬圖騰柱PFC控制芯片，內(nèi)置高速、精確、可靠的模擬控制器，相比于數(shù)字控制芯片，封裝更緊湊(16pin)，無(wú)需編程調(diào)試，不論搭配碳化硅(SiC)器件或氮化鎵(GaN)器件，都能大幅簡(jiǎn)化器件選型，降低物料成本，加快電源產(chǎn)品的開發(fā)速度，還能解決一系列控制難點(diǎn)，保障開關(guān)電源方案的高效率、高可靠性，助力產(chǎn)品快速開發(fā)與推廣。
封裝引腳
IVCC1104的設(shè)計(jì)非常緊湊，現(xiàn)有2種封裝SOIC-16和QFN -20，如下圖：
應(yīng)用領(lǐng)域
? 交流或直流輸入
? 霍爾采樣電流或電阻采樣電流
? 400Hz 及以上輸入的PFC 控制
? 服務(wù)器電源
? 緊湊型PFC 電源模塊
? 電視和游戲Xbox 電源
? 大功率手機(jī)和筆記本電腦充電器
? 航空電子電源
主要技術(shù)特點(diǎn)
1、輸入電壓前饋的平均電流模式控制。由于IVCC1104采用了先進(jìn)的平均電流模式和輸入電壓前饋的控制方式，在前饋分量提供D’ = Vin/400V 的占空比基礎(chǔ)上，使得電流環(huán)只需提供很小的占空比調(diào)整。IVCC1104本質(zhì)上加快了電流環(huán)路，并產(chǎn)生了出色的電流跟蹤指令。
2、交流掉電自動(dòng)防電流倒灌。帶交流整流同步管的圖騰柱PFC實(shí)質(zhì)上是一個(gè)雙向變換器。當(dāng)交流輸入電壓突然下掉時(shí)，如果不能及時(shí)關(guān)閉開關(guān)器件，會(huì)導(dǎo)致母線電解電容能量倒灌回AC側(cè)，從而產(chǎn)生很大的倒灌電流。因?yàn)镮VCC1104采用自主專利中輸入電壓前饋控制，所以它能幾乎無(wú)延遲地調(diào)整PWM 輸出，從而防止功率電感上的電流出現(xiàn)反向倒灌。因此IVCC1104也可用于400Hz高頻輸入的航空電子電源場(chǎng)景。
3、優(yōu)化平滑的交流電流過零點(diǎn)控制。在每個(gè)交流輸入的過零點(diǎn)，檢測(cè)輸入電壓，通過自主專利中的過零點(diǎn)控制技術(shù)，占空比可以快速響應(yīng)AC電壓變化，再縮短過零死區(qū)時(shí)間，同時(shí)提高過零軟啟時(shí)的開關(guān)頻率（200kHz左右），能夠減小過零時(shí)的電流尖峰和紋波，完美地實(shí)現(xiàn)平滑的交流過零電流。
4、兼顧低總諧波失真(THD)和快電壓環(huán)控制。在電壓環(huán)中，采用一種混合控制專利技術(shù)，在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，僅在輸入電壓的過零點(diǎn)處，對(duì)輸出電壓進(jìn)行采樣，來(lái)消除輸出上的二次諧波對(duì)THD的影響；而在動(dòng)態(tài)時(shí)，輸出電壓反饋信號(hào)會(huì)跳過采樣保持電路，進(jìn)入非線性控制環(huán)路，來(lái)加快電壓環(huán)以減小輸出電壓的波動(dòng)，從而使這兩方面的控制能夠得到有效的結(jié)合，提升電路的整體運(yùn)行效果。
5、抗雷擊保護(hù)。由于雷擊波電壓上升速度快，并隨機(jī)地同相或反相地疊加到AC電壓上，檢測(cè)電路和控制器必須快速測(cè)出輸入電壓極性并做相應(yīng)的控制調(diào)整，否則容易損壞后級(jí)電路。IVCC1104采用快速的模擬檢測(cè)電路和固化的控制邏輯，能穩(wěn)定而有效地應(yīng)對(duì)這種特殊場(chǎng)景，減小或消除雷電波對(duì)開關(guān)管的沖擊。
下圖為模擬雷擊時(shí)的驅(qū)動(dòng)波形（1500V/2Ω）：
其它特性
? 具有UVLO的5V VCC 供電
? 2個(gè)低頻和2個(gè)高頻PWM 驅(qū)動(dòng)信號(hào)
? 高達(dá)150kHz 可編程PWM 頻率 及死區(qū)時(shí)間的設(shè)置
? 輸出過壓保護(hù)、開環(huán)保護(hù)
? 交流輸入過壓保護(hù)和欠壓保
? 平均電流模式及逐波峰值電流限制
? 在交流輸入過零點(diǎn)處輕載陣發(fā)，減小噪聲
? 繼電器信號(hào)在交流輸入過零時(shí)同步輸出，便于控制，減少浪涌電流
? 可選的周波陣發(fā)模式
特點(diǎn) | ||
啟動(dòng)時(shí)檢測(cè) | 啟動(dòng)時(shí)檢測(cè)，并在軟起動(dòng)后的AC過零點(diǎn)更新 | |
啟動(dòng)時(shí)間 | 在AC low line時(shí)減少啟動(dòng)時(shí)間 | |
推薦Rac | 1.1MΩ | 4.4MΩ |
死區(qū)時(shí)間 | 固定 | 用 RDT2可編程 |
頻率設(shè)置 | RRT=27kΩ 對(duì)應(yīng)65kHz; RRT=18kΩ對(duì)應(yīng)100kHz. | RRT=23kΩ對(duì)應(yīng)65kHz; RRT=15kΩ對(duì)應(yīng)100kHz. |
備注：
Rac為輸入電壓的采樣電阻；
RDT2為繼電器控制信號(hào)引腳/Relay與GND之間的電阻；
RRT為開關(guān)頻率編程引腳/RT與GND之間的電阻。
應(yīng)用方案
自2021年11月瞻芯電子推出業(yè)界第一款圖騰柱PFC控制芯片IVCC1102以來(lái)，該產(chǎn)品憑借獨(dú)到的模擬控制技術(shù)，在業(yè)界引發(fā)廣泛關(guān)注，并于2022年榮獲中國(guó)電源學(xué)會(huì)頒發(fā)的“優(yōu)秀產(chǎn)品創(chuàng)新獎(jiǎng)”。隨后，瞻芯電子與多家知名公司合作開發(fā)了多種高性能PFC電源方案，功率范圍覆蓋300W-4000W。IVCC1104芯片作為同系列升級(jí)版產(chǎn)品，可完全兼容替代IVCC1102芯片應(yīng)用。
1. Transphorm 330W PD快充及電源適配器方案
指標(biāo) | 數(shù)值 |
拓?fù)?/span> | TTP PFC+LLC |
輸入電壓 | 90～264Vac |
額定功率 | 330W |
輸出電壓/電流 | 20V， 16.5A |
峰值效率 | 96.42% |
滿載效率 | 94.1% @ 90Vac |
功率密度 | 27.1W/in3 |
核心器件 | IVCC1102: CCM圖騰柱PFC控制芯片 TP65H150G4LSG: 650V/150mΩ GaN FET |
2. 鎵未來(lái) 700W 鈦金級(jí)電源方案
指標(biāo) | 數(shù)值 |
拓?fù)?/span> | TTP PFC+LLC |
輸入電壓 | 90～264Vac |
額定功率 | 700W |
表面溫升 | <50°C |
輸出電壓/電流 | 56V/12.5A |
滿載效率 | 96.72%（符合 80Plus 鈦金標(biāo)準(zhǔn)） |
功率密度 | 14.7W/in3 |
核心器件 | IVCC1102：CCM圖騰柱PFC控制芯片 G1N65R050TB：650V 50 mΩ Cascode GaN Device |
3. 瞻芯電子2500W TTP PFC 參考設(shè)計(jì)
指標(biāo) | 數(shù)值 |
拓?fù)?nbsp; | TTP PFC |
輸入電壓 | 85～264Vac |
最大功率 | 2500W |
開關(guān)頻率 | 57kHz |
輸出電壓 | 400VDC |
最高效率 | 99.0% |
功率密度 | 43.2W/in3 |
核心器件 | IVCC1102: CCM 圖騰柱 PFC 模擬控制器 IVCR1401: SiC 專用驅(qū)動(dòng)芯片 IVCO1A01: 3.75kVrms 隔離驅(qū)動(dòng)芯片 IV1Q06060T4: 650V 60mΩ SiC MOSFET |
指標(biāo) | 數(shù)值 |
拓?fù)?nbsp; | TTP PFC+LLC |
輸入電壓 | 180～264Vac |
最大功率 | 2000W |
開關(guān)頻率 | PFC: 65kHz, LLC: 120kHz |
輸出電壓 | 12V |
最高效率 | 96.6% @50% Load, 95.1% @ Full Load |
功率密度 | 76W/in3 |
核心器件 | IVCC1102: CCM 圖騰柱 PFC 模擬控制器 INN650TA080AH/INN650TA030AH: 650V 80/30mΩ GaN Device in TOLL |
5. 楚源 3000W 通信電源 CY0168
指標(biāo) | 數(shù)值 |
拓?fù)?nbsp; | TTP PFC+LLC |
輸入電壓 | 85～300Vac |
最大功率 | 3000W |
工作頻率 | PFC：65kHz |
表面溫升 | 環(huán)境溫度50°C，SiC MOS溫升55°C |
輸出電壓 | 53.5Vdc（可調(diào)范圍：42-59V） |
系統(tǒng)效率 | PFC:98.7%，PFC+LLC滿載96.3% |
核心器件 | IVCC1102: CCM 圖騰柱PFC模擬控制器 IVCR1401: SiC專用驅(qū)動(dòng)芯片 IV1Q06040T4: 650V 40mΩ SiC MOSFET |
