近年來,隨著應用技術不斷推陳出新,終端應用的功率需求越來越大,例如:快充充電器、液晶電視電源供應器等。當功率消耗超過一定程度時,電源供應器就需要具備功率因數校正(Power Factor Correction, PFC)功能。根據歐盟EN61000-3-2規範要求,所有輸入功率大於75W的電子產品,其電源供應都必須具備功率因數校正功能。此外,規格要求也越來越嚴格,以往可能只要求滿載時的效率和功率因數(PF)值等,而現在則要求在某些負載範圍內的效率都必須達到一定水平,同時PF值也需達到一定數值。以80 Plus金牌等級為例,在115Vac輸入電壓時,要求在20%、50%和100%負載下的效率分別要大於87%、90%和87%,並且在特定條件下,PF值必須達到0.9或0.95以上的水平。
本方案基於安森美 NCP1623A替代NCP1622,本方案是利用NCP1622 160W演示板直接更換為NCP1623A而不做任何更改。安森美NCP1622是一款早期推出的CrM PFC控制器,它具備谷底同步頻率折返(Valley Synchronized Frequency Fold-back, VSFF)的CrM PFC。圖一顯示了傳統CrM與VSFF在不同負載下其切換頻率對輸入電壓的變化。VSFF操作模式使電源供應器在不同負載情況下能夠獲得整體最佳效率。此外,安森美NCP1622還提供了一些實用功能:第一,NCP1622採用TSOP-6封裝,以最小化PFC控制器的尺寸;第二,NCP1622整合了零電流檢測(Zero Current Detection, ZCD)和電流檢測功能。電流感測器線路,以提供最簡化PFC線路。第三,NCP1622提供兩種零電流檢測(Zero Current Detection, ZCD)線路,可滿足多種應用場合。第四,NCP1622提供Skip功能,使NCP1622在輕負載情況下具有良好的功耗表現。而安森美NCP1623是一款近期推出的CrM PFC控制器,除了保留上述NCP1622的功能與優點外,NCP1623還新增以下幾項功能:第一,提供Follower boost功能(僅NCP1623A具備此功能),以提高低輸入電壓時的效率。第二,停用低睡眠模式電流功能(Disable function for low Sleep Mode current),以改善輕載或極輕載時的效率。第三,二次側OVP保護功能,為設計者提供更多的保護功能選擇。第四,使用MOSFET汲極(Drain)進行ZCD檢測,以提高非輔助繞組設計的穩定性。第五,提供多種封裝選擇,包括TSOP-6和SOIC-8等封裝供設計者選擇。表二展示了NCP1623與NCP1622的主要差異。

圖一,CrM和VSFF在切換頻率對輸入電壓的變化

表一,NCP1623與NCP1622的主要差異
本方案使用安森美 NCP1623A CrM PFC控制器直接替代NCP1622,作為160W前端穩壓解決方案。從圖二可以看出,本方案在低壓110Vac輸入、負載為0.4安培時,其輸出電壓為290Vdc。從圖三可以看出,本方案在高壓230Vac輸入、負載為0.4安培時,其輸出電壓為400Vdc。圖四展示了本方案在不同輸入電壓和負載條件下的效率表現。從圖四可以看出,本方案在10%負載到100%負載的情況下,在不同輸入電壓下均能保持效率在89%以上。
圖二,本案在110Vac、0.4A時的輸出電壓情況
圖三,本案在230Vac、0.4A時的輸出電壓情況

圖四,本案例在各輸入電壓對各負載條件下的效率表現
►場景應用圖

►展示板照片


►方案方塊圖

►核心技術優勢
1. NCP1623具有Follower boost功能 2. NCP1623將CS和ZCD結合在同一個接腳 3. NCP1623的ON-time調變器可在頻率折返期間維持適當的電流波形 4. NCP1623在CRM操作模式下提供谷底切換功能 5. NCP1623支援透過MOSFET汲極(Drain)電壓或輔助繞組方式檢測零電流 6. NCP1623提供熱關斷(Thermal Shutdown)、非鎖定過壓保護(Non-latching OVP)、欠壓檢測(Brown-out Detection)以及跳過功能(Skip)
►方案規格
1. 全電壓輸入:90Vac ~ 264Vac 2. 輸出電壓:290/400Vdc 3. 最小/最大輸出電流:40mA/400mA 4. 最大輸出功率:400Vdc/400mA 5. 效率>89% @(10%~100%負載) 6. 具有二次OVP保護、過電流限制、Pass Diodes短路保護、FB/GND引腳開路保護等 7. 展示板PCB尺寸LxWxH= 190 mm x 110 mm x 10 mm