淺談安森美NCP107x系列高壓開關器用於ON電源通道

關鍵字 :安森美（onsemi）高壓啟動NCP107高壓開關器輔助電源

安森美（onsemi）高壓開關器（High-Voltage Switcher）是一種將PWM控制器與高壓MOSFET整合在一個封裝中的功率元件。PWM控制器通常是固定開關頻率（fixed switching frequency）的反激式轉換器（flyback converter）或變頻的準諧振反激式轉換器控制器（quasi-resonant flyback converter, QR flyback）。高壓MOSFET一般使用600V至1000V的高壓MOSFET，RDS(ON)範圍在10歐姆至1歐姆之間。高壓開關器的封裝通常有DIP和SMD兩種，常見的DIP封裝包括DIP-8和DIP-7（如圖一所示），常見的SMD封裝包括SIOC-8、SIOC-7、SOT-223（如圖二所示）或TO-89等封裝。由於高壓開關器受限於封裝或散熱條件，通常輸出功率在50瓦以下，因此高壓開關器通常用於輔助電源（auxiliary power）或待機電源（standby power）。常見的應用場景包括白色家電（White Goods）、智慧電表（Smart Meter）、工業電源（industrial power）等輔助電源。

圖一、DIP-7封裝

圖二、SOT-223封裝

今天要介紹的主角是安森美NCP107x系列的高壓開關器，它是一款定頻電流模式的控制器，並將一顆700V MOSFET集成在同一封裝內的高壓開關器。這款產品適用於90Vac至264Vac輸入電壓的應用範圍。圖一展示了NCP107x的一個典型應用電路，其應用電路非常簡潔，適合用於輔助電源。此外，安森美NCP107x系列的高壓開關器還提供動態自我高壓啟動功能，無需額外的輔助電源即可輕鬆啟動控制器。NCP107x系列的高壓開關器在啟動方面還提供1ms軟啟動功能（soft start function），以減少開機時的應力（stress），同時還能有效降低輸出過衝問題（overshoot）。另外，NCP107x系列的高壓開關器還提供頻率抖動功能（frequency jittering function），透過這種方式可以將主要開關元件附近的能量分散，從而達到降低EMI的效果。

安森美NCP107x系列的高壓開關器，其應用電路簡潔（如圖三所示），並且提供了相當完善的功能： 1. 輸出短路保護（Output Short Circuit Protection）：採用基於時間計數的自動恢復（Auto-Recovery with Timer Based Detection）保護機制。 2. 過電壓保護（Over Voltage Protection）：透過輔助繞組實現過電壓保護的自動恢復保護機制。 3. 頻率抖動（Frequency Jittering）與頻率折返模式（Frequency Foldback Mode）功能：用於分散主要開關元件的EMI能量，並限制開關頻率的範圍以優化EMI表現。此外，頻率折返模式（Frequency Foldback Mode）功能還可以優化輕載時的效率表現。 4. 內部溫度關斷（Internal Temperature Shutdown）保護：當內部溫度高於150度時，NCP107x會關閉控制器以保護控制器和電路。圖四展示了使用NCP1070實現高壓轉12Vo離線降壓轉換器（Off-Line Buck Converter）的電路圖，圖五則為輸出電壓與輸出負載的關係曲線。