通过集成式解决方案进一步简化PFC电路的设计

如果采用固定频率CCM设计，次谐波噪声会集中在一些固定频率上，为EMI噪声滤波带来挑战。在变频控制中，开关脉冲所传递的能量会分散在半AC线周期内的一系列频率中。通过这种方法，HiperPFS-2 IC通常能降低转换器的总X和Y电容要求以及升压扼流圈和EMI噪声抑制扼流圈的电感，从而降低整体系统尺寸和成本。

采用脉冲串模式以降低空载功耗

与能够将最短导通时间减小至零的最初HiperPFS IC不同，HiperPFS-2 IC的最短导通时间为500 ns，能够在空载下启动脉冲串模式工作。因此，当设计的升压转换器采用铁氧体升压扼流圈时，功率级空载功耗可降至0.5 W以下。

PFC设计的简化

图3所示为一个典型的基于HiperPFS-2 IC的PFC应用电路。VF-CCM工作方式已不再需要外部补偿网络，集成非线性放大器已产生了一个更为简单的使用HiperPFS-2器件的解决方案。

电压监测引脚(V)电流用于在内部检测输入线电压的峰值。这对线电压前馈功能具有驱动作用，以便在整个输入线电压范围(90 – 264 VAC)内维持恒定的电压反馈环路增益，从而改善线电压调整率和瞬态响应。

HiperPFS-2 IC提供两种功率工作模式，可通过连接到参考引脚(R)的电阻进行选择。这两种模式对应的是“完全”和“效率”功率限制。效率功率模式允许使用具有较低R_DS(ON)值的更大MOSFET管芯尺寸，以满足给定的输出功率要求。这样可使HiperPFS-2 IC提供应用所要求的高电流上升，而不会降低转换效率。

补偿引脚(C)用于环路补偿和电压反馈，它连接至主稳压反馈电阻分压网络。反馈引脚(FB)连接至同一个反馈电阻分压网络，用来提供快速的过压和欠压保护。HiperPFS-2器件中新增的内部非线性放大器已省去了在反馈电路中所采用的两个晶体管和两个电阻。

电源正常引脚(PG)是HiperPFS-2 IC的一个新特色。启动时，一旦反馈引脚电压升至设定输出电压的95%，PG漏极开路连接就会被拉低。一旦进入稳态工作，在发生电压故障、电压跌落或其他故障的情况下，PG信号会在某个电压阈值下变为高阻抗，该阈值由连接至电源正常阈值(PGT)引脚的电阻决定。

集成升压二极管所具备的优势

升压二极管阴极引脚(K)是内部Qspeed二极管的阴极连接点，而其阳极通常与内部功率MOSFET的漏极(D)连接。二极管的合并是HiperPFS-2器件的一项主要创新，具有十分显著的优势。该二极管特别从专用于HiperPFS-2 IC的标准Qspeed⁽³⁾系列二极管研制而成。它的V_f比标准Qspeed二极管低0.5 V，从而能够在浪涌期间降低功耗，并使二极管能够耐受非重复性的130 A峰值浪涌电流I_FSM。(50 0µs，T_C(D) = 25°C)。

由于二极管集成在封装内，包含MOSFET和二极管的关键环路的长度可以达到非常短的程度(见图4)。

有助于降低EMI的另一个关键因素是二极管的反向恢复特性⁽⁴⁾(见图5)。

超快速二极管通常采用在结中掺杂铂的方式制造而成。掺杂铂可使二极管在其上的电压进行反向时以极快的速度停止导通。遗憾的是，掺杂铂的副作用是二极管会非常突然地关断。这样容易产生振荡，进而产生EMI。相反的是，Qspeed二极管具有软恢复特性，所产生的振荡和EMI极低。

在图5中，关断迹线的负部分与ID = 0线之间的区域表示二极管在每个关断过渡期间的能耗。这等于二极管的反向恢复电荷(Q_rr)，从图5可清楚看出，Qspeed二极管的Q_rr远低于掺杂铂的超快速二极管。这有助于大幅降低开关损耗并提高效率。

集成二极管的寄生电容和电感降低后，还能降低功率MOSFET上的电压应力。图6对在两个等效的350 W开关电源中所产生的MOSFET电压进行了比较，其中一个电源使用的是HiperPFS IC，另一个使用的是HiperPFS-2 IC。

电源采用HiperPFS-2后，二极管的紧耦合可使V_DS降低21 V。

元件数量少

除了性能可从集成升压二极管中获益外，还可以显著节省成本。对二极管进行独立封装的成本和将二极管安装到散热片的手工操作都能省去，而且所需的板空间也有所减小。

图7所示为采用HiperPFS-2器件的350 W PFC板的设计范例。

图7中的电路板可在90 – 264 VAC的输入电压范围内提供380 VDC的输出。图8和图9分别说明了PFC设计的效率和输入功率因数特性。

使用HiperPFC-2器件的350 W PFC评估板可在115 VAC下实现PF > 0.99，在230 VAC下实现PF > 0.98。在10%到100%的负载范围内效率> 95%，其中包括了在桥式整流器和EMI滤波级中的损耗，在20%负载下PF > 0.9。

更简单、更快、更轻松

HiperPFS-2 IC为65 W至450 W的PFC提供了高度集成的平台。控制器、MOSFET和Qspeed二极管集成在同一个eSIP“冷垫式”封装