基於安森美半導體NCV8871非同步昇壓控制器160W設計方案

        近年直流電產品應用越來越廣泛，一方面隨著應用技術不斷推陳出新，另一方面終端應用的功率需求越來越大，例如: 音訊放大器、直流無線吸塵器、直流工具機、車用電子產品等。這些直流電產品都需要一個穩定的直流電壓輸入，且可以供應其所需的功率消耗，此時就需要一組直流轉直流(DC to DC)的轉換器提供所需電壓且要滿足其功率要求。再者，近年來這些直流電產品為了節能或要提高效率，因此將輸入電壓提高以降低線路上的電流，進一步減小電路上的不必要消耗來達到提高產品整體的效率。為了將直流電壓提高，這時就要利用直流昇壓轉換器Boost Converter)來達到提高輸出電壓目的，目前廣泛應用到直流昇壓轉換器的市場包含音訊放大器、直流工具機、直流無線吸塵器與車用救援行動等應用領域。

       直流昇壓轉換器已屬於發展很成熟的架構，其應用也相當廣泛從消費性產品、工業領域到車用電子都有其應用身影，但通常轉換器都已將控制器與功率元件整合至同一包裝上，因受限其散熱能力與電流乘載力，所以也限制轉換器能提供的功率能力。再者，將控制器與功率元件整合至同一包裝上雖可以縮小其應用面積，相對的轉換器本身能提供的功能相對有限，由於現今的直流產品對其功率需求越來越大，並且所需要的保護功能要求也越來越多，以直流無線吸塵器為例，現今功率需求從之前的10幾瓦到目前100~200瓦都有，且須有過電流、過溫度保護等功能，所以直流轉直流(DC to DC)控制器就適在大瓦數的產品應用大，且控制器也能提供較完整的功能，例如: 過電流、過溫度保護、欠電壓保護、短路保護等機制，因此本方案就是選用非同步昇壓控制器(non−synchronous boost Controller)來提高電壓與提供上百瓦功率應用在音訊放大器上。

       本方案是基於安森美半導體(Onsemi Semiconductor) NCV8871非同步昇壓控制器160W解決方案，安森美半導體NCV是一款近年推出的非同步昇壓控制器，此控制器採用具有內部斜率補償的峰值電流模式控制，並在內部整合一穩壓器可為閘極驅動器充電，因此NCV8871是一個很容易讓使用者上手的昇壓控制器。另外，安森美半導體NCV8871也有提供幾個實用的功能，第一、NCV8871是一款車規等級的非同步昇壓控制器，是可應用在車用電子產品領域。第二、NCV8871是一個SOIC-8包裝，提供一個常見包裝的控制器。第三、NCV8871整合欠電壓閉鎖、軟啟動跟斜率補償機制，以提供最簡化的線路。第四、NCV8871提供多種保護功能，可滿足多種應用場合要求。

       本方案是使用安森美半導體(Onsemi Semiconductor) NCV8871非同步昇壓控制器在18V/160W音訊放大器的解決方案，本方案的輸出電壓變動是4%，160KHz的固定切換頻率。在輸入電壓13.2Vdc、輸出電流為5A時，其效率為85%。圖一、是本案在正常情況下，其昇壓開關的驅動訊號跟電壓應力波形，其切換頻率為169.6KHz。圖二、是本案在帶載下的啟動波形，從輸出電壓可以看出其啟動時間為3ms且有軟啟動的的機制在。圖三、是本方案18V/160W的展示板，其線路是相當簡潔的，使用這只要計算昇壓電感(Boost Choke) 與挑選適當的昇壓開關(Boost MOSFET)、昇壓二極體(Boost Diode)，NCV8871是一款相當容易使用的非同步昇壓控制器。

圖一、本案昇壓開關元件的波形

圖二、本案啟動輸出電壓波形

圖三、本案展示板零件的配置