目前市面上看到的功率因數校正電路(Power Factor Correction)通常是昇壓轉換器(Boost Converter)架構,昇壓轉換器可以操作在幾個不同的模式,例如:不連續操作模式(Discontinuous Current Mode, DCM)、臨界操作模式(Boundary Current Mode, BCM)與連續操作模式(Continuous Current Mode, CCM),這三種的操作模式這邊就不加以介紹,有興趣的圍觀者可以參考” 何謂PFC(Power Factor Correction)”此文章,該文章中有簡單介紹這三種操作模式及其優缺點。本文章的主題會再深入點探討臨界操作模式的PFC。
昇壓型的PFC線路如圖一所示。臨界操作模式(Boundary Current Mode, BCM、Critical Conduction Mode, CrM或Transition Mode, TM) 是在電感電流為零時進行切換的操作模式,CrM PFC的基本操作說明這邊就不在加以說明,有興趣的圍觀者可以參考” 淺談CrM(Critical conduction mode) PFC”此文章,該文章中有簡單推導跟說明CrM PFC的動剁原理跟基本公式。
圖一、昇壓型PFC電路
目前各半導體廠商所提供CrM控制器是使用電流模式控制、多腳位、功能整合與低成本設備,以一個CrM PFC控制器來說,基本上包含電壓供應(VCC)、地參考準位(Ground)、驅動器(Driver)、迴授(Feedback)、電流檢測(Current Sense)、零電流檢測(Zero current detection, ZCD)跟乘法器(Multiplier)等7隻不同功能的腳位。今天介紹安森美半導體(onsemi semiconductor) NCP1623 CrM PFC控制器已將控制器腳位縮至6隻腳位並封至TSOP-6包裝中。另外,NCP1623也有提供SOIC-8包裝供設計者挑選,下圖二為NCP1623 TSOP-6跟SOIC-8包裝跟腳位定義。
圖2、NCP1622 TSOP-6跟SOIC-8包裝的腳位定義 註:來源onsemi官網
安森美半導體(onsemi semiconductor) CrM PFC控制器在一個非常小的包裝裡,都有上述這些功能設定與腳位,這些特性也包含電流模式的CrM PFC所必要的控制功能。此外,安森美半導體(onsemi semiconductor) 在PFC控制器上利用分開對雜訊較敏感的腳位與產生較高雜訊腳位的做法,讓PFC控制器的佈線(Layout)變得相對容易。利用在Vcc與地(Ground)之間緩衝驅動器,來達到最佳的雜訊保護。安森美半導體NCP1623有下面幾個特色:
1. ZCD(Zero Current Detection)偵測線路提供使用者可以利用輔助繞組方式或直接偵測PFC MOSFET VDS電壓來做ZCD的偵測。
2. NCP1623 TSOP-6的A版本有提供兩段式昇壓(follow boost)功能,在低電壓線路下,跟隨升壓器可降低輸出電壓優化PFC效率,
並顯著縮小它的尺寸和成本。特別是升壓電感和MOSFET 損耗可以大幅降低。
3. NCP623 SOIC-8包裝的版本有提DIS-pin,利用DIS 引腳電壓用於禁用NCP1623中的大部分內部區塊,以最小化VCC 電源電流跟
停止PFC工作。
圖三是NCP1623的應用線路圖,包含使用MOSFET的D-S或輔助繞組做ZCD檢測方式與DIS-pin的應用線路。最後,有興趣的圍觀者可透過下方或至onsemi官網下載NCP1623規格書與相關應用資訊。
圖三、NCP1623的應用線路圖 註:來源onsemi官網
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