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基於onsemi NCP681的圖騰柱 PFC 控制器的AC/DC醫療級600W適配器

關鍵字 :onsemiNCP1681醫療電源圖騰柱PFC控制器
隨著科學技術的不斷進步，越來越多的現代醫療器械得到了飛速發展，特別是直接與人體相接觸的電子儀器，除了對儀器本身性能的要求越來越高外之外，對人體安全方面的考慮也越來越備受關注。例如：呼吸機、心臟穿刺監視器、超聲波、母嬰監護儀、嬰兒保溫儀、生命監護儀等一些與人體緊密接觸的儀器，病人使用儀器時不能因為使用儀器而對人體造成有觸電或者其他方面的任何危險。為滿足全球醫療應用相關儀器設備對內置式PCB型電源更高功率的應用需求，現提供的500W的高功率密度的設計方案，滿足絕緣等級與超低漏電流(<190uA)，可適用於BF型(Body Floating，病患接觸式)等各類醫療設備，應用包含醫療/醫事/生化檢驗設備、醫用監護儀器及醫用機器手臂等。

NCP1681 是一款高功率圖騰柱 PFC 控制器，可以優化電源設計提高效率。

  1. 簡化設計：專用於無橋圖騰柱功率因數校正（TP PFC）拓撲結構，採用半數字控制，無需進行軟體開發，電源設計人員只需處理圖騰柱 PFC 中的磁性元件、氮化鎵（GaN）或碳化矽（SiC）開關器件、EMI 濾波器件及 PCB 布局等設計問題，節省時間、成本和占位。
  2. 高效節能：圖騰柱 PFC 拓撲消除了輸入二極體橋堆，減少了整流二極體損耗及周邊零件，在高壓輸入下，NCP1681 的 TP PFC 方案能效可達近 99%，能滿足 “80Plus” 或 “CoC Tier 2” 等在廣泛負載範圍內提供高能效的標準。
  3. 多模式操作：可配置為在固定頻率連續導通模式（CCM）或多模式下工作，控制器在 CCM 和臨界導通模式（CrM）之間自然轉換，以在各種功率水平下實現最佳性能。在輕載 DCM 不連續模式具電壓波谷導通操作機制，提升輕載效率，在極輕負載條件下還有跳躍模式，防止在可聽範圍內工作，降低噪聲。
  4. 精確控制：具有新穎的電流檢測方案、數字電壓環路補償、交流線路監控電路與交流相位偵測，在所有工作模式下功率因數接近 1.0，能實現精確控制，確保穩定的輸出和良好的電能質量。
  5. 保護功能完善：包含過電壓、過電流、欠電壓及內置過溫度保護等高標準安全等級保護功能，還有快速負載暫態補償響應，以及 PFC - OK 信號供應後級電源時序控制，增強了系統的穩定性和可靠性。
  6. 驅動能力強：具備較強的驅動能力，可驅動氮化鎵等器件，最大程度降低寄生電感干擾，簡化客戶設計難度。
  7. 應用範圍廣：適用於 350W 至數千瓦範圍的更高功率的電源，工作在通用電源輸入（90 - 265Vac），廣泛適用於服務器、高性能計算、電信、工業和 OLED 電視等應用。

►場景應用圖

►展示板照片

►方案方塊圖

►核心技術優勢

1，高功率能力：適用於 350W 至數千瓦範圍的更高功率電源，將無橋圖騰柱 PFC 設計的功率能力擴展到千瓦範圍，能夠滿足大功率應用的需求，如服務器、電信 5G 電源、工業電源等。 2，寬輸入電壓範圍：工作在通用電源輸入（90 - 265Vac），可以適應不同地區和不同應用場景下的輸入電壓變化，具有較強的通用性和適應性。 3，高效率：採用無橋圖騰柱 PFC 拓撲結構，消除了輸入二極體橋堆，減少了整流二極體損耗及周邊零件，在高壓輸入下，其 TP PFC 方案能效可達近 99%，能滿足 「80Plus」 或 「CoC Tier 2」 等在廣泛負載範圍內提供高能效的標準。 4，多模式操作：可配置為在固定頻率連續導通模式（CCM）或多模式下工作，控制器在 CCM 和臨界導通模式（CrM）之間自然轉換，在輕載 DCM 不連續模式具電壓波谷導通操作機制，在極輕負載條件下還有跳躍模式，在各種功率水平下都能實現最佳性能，優化了不同負載下的效率。 5，精確控制：具有新穎的電流檢測方案、數字電壓環路補償、交流線路監控電路與交流相位偵測，在所有工作模式下功率因數接近 1.0，可實現精確控制，確保穩定的輸出和良好的電能質量。 6，保護功能完善：包含過電壓、過電流、欠電壓及內置過溫度保護等高標準安全等級保護功能，還有快速負載暫態補償響應，以及 PFC - OK 信號供應後級電源時序控制，增強了系統的穩定性和可靠性。 7，高開關頻率：開關頻率典型值為 65kHz 或 95kHz，較高的開關頻率有助於減小電源系統中磁性元件的尺寸和重量，提高功率密度，使電源設計更加緊湊。 8，驅動能力強：具備 100/100mA 的源 / 灌電流峰值驅動能力，可有效驅動氮化鎵等器件，最大程度降低寄生電感干擾，簡化客戶設計難度。

►方案規格

• 輸入電壓：80-264VAC • 輸出電壓： 11.4VDC--12.6VDC • 輸出電流 ：52A • 待機功耗：小於250MW@230VAC • 平均效率：高達95.36% • 工作溫度：-30～+70℃ • 保護特性：OTP/OVP/OCP/SCP Latch • 散熱條件：自然風冷散熱可達500W • 安裝條件：可安裝Class1 和 Class 2系統 • 醫療等級：醫療級UL/CUL/TUV/EAC/CB/CE認證

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