FAN9612交错式PFC控制器在高功率电源中的应用

FAN9612采用飞兆半导体的Sync-Lock技术，能够使两相之间精确地保持180°相位差，在一个开关周期发生频率变化时，能够立刻同步和锁定另一相的频率。

传统BCM PFC电路需要采用更高的开关频率来减小开关损耗。然而，这会导致电感器上产生高幅值的纹波电流，因而无法在更高的功率等级上使用。高峰值电流使得功率损耗显著增加，并且需要更大的EMI滤波器。

适用范围：100W1000W AC电源

飞兆半导体(Fairchild Semiconductor)推出的临界导通模式(Boundary-conduction Mode，BCM)交错式功率因数校正(PFC)控制器FAN9612，专为需要PFC的100W1000W范围之AC电源而设计，涵盖许多目标市场领域，包括消费电子、数字显示装置(LCD、PDP、医疗)、照明、台式电脑、入门级服务器、电信整流器、工业电源系统和太阳能逆变器。这些市场领域的推动力是对于更高效率、更高可靠性、降低总体系统成本和更高水平保护功能的需求。FAN9612的典型应用电路见图1。

FAN9612采用交错方式，并在所有工作条件下都保持两个功率级精确的180°相位差，因此能够降低导通损耗，尤其是在大电流的应用中，如800W～1000W的电源系统。FAN9612扩大了功率范围，减小了纹波电流和峰值电流。通过电源轨的交错排列，FAN9612还可以减小输入滤波器尺寸，较其他解决方案能减少线路板空间多达10%。良好的热管理可以降低元器件的温度。这些特性使采用FAN9612的电源能够满足“能源之星”和“电脑节能拯救气候行动”标准的要求，使电源的转换效率可以达到96%。

FAN9612工作在两个并行连接的相差180°的升压功率系统。与通常用于较高功率水平的连续导通模式(CCM)技术不同，BCM技术提供升压二极管固有的零电流开关(无反向恢复损耗)，这允许使用较廉价的二极管而不会影响效率。而且，由于纹波电流的减小和高效的开关频率加倍，因此可以使用更小的输入和输出滤波器。

FAN9612的特性包括：

自动切相，在轻负载下仅有一个通道运作，将功耗减至最小;

低启动电流和低工作电流;

谷底开关(valley switching)技术将MOSFET开启时的COSS损耗减至最低;

各个通道具有过流和功率限制保护功能;

两级输出过压保护(OVP);

输入电压欠压和过压保护;

将重启定时器频率减至最小，以避免可闻的噪声;

最高开关频率钳制。

可编程闭环软启动，在启动时出现输出电压过冲减至最少。

输入电压前馈功能将输出电压对比线路电压的变化减至最小。

产品特点：Sync-Lock和谷底开关技术

飞兆半导体的系统工程师Steve Mappus说，FAN9612采用飞兆半导体的Sync-Lock技术，能够使两相之间精确地保持180°相位差，在一个开关周期发生频率变化时，能够立刻同步和锁定另一相的频率。在输入电压发生变化和由输入瞬态干扰、负载变化、启动和关闭，以及切相的条件下，均能保持180°相位差。这项技术使纹波电流能够更好地抵消，可以使用更小的EMI滤波器。FAN9612还包含一项专利闭环软启动功能，在PFC大容量电容器中消弱过冲电压。在启动方面，FAN9612能够通过VOUT电阻分压器进行启动，减少启动电阻器中的功耗。

FAN9612使用谷底开关技术来满足效率需求，最大限度地减少MOSFET的容性开关损耗，使用零电流检测来消除MOSFET的开启开关损耗和输出整流器的反向恢复损耗。FAN9612在轻负载下的自动相位管理功能可以满足80 Plus轻负载需求。采用相位管理和未采用相位管理电路的负载效率曲线见图2。

FAN9612还包含很多的保护功能，例如带有软恢复的电压过低保护、两个功率级(闭锁和非闭锁)输出过压保护、开路反馈保护、过流保护(OCP)、内部最大fSW箝位保护、输入电压前馈，以及各相的功率限制保护功能。其中，输入电压前馈功能可以在输入电压变化时，减缓输出电压的变化，在各种输入电压下提供恒定的功率限制。

FAN9612采用零电流检测(ZCD)，没有RC检测所产生的延迟，因此易于实现谷底电压检测。恒定的频宽和PWM增益使设计师易于实现环路补偿。集成的+1.8A/-1.0A栅极驱动器减小了开关损耗，低电流检测阈限降低了传导损耗，可以工作在直流和50Hz～400Hz的交流输入电压下。