满足高性能和功效要求的单芯片CCM PFC及LLC组合控制器NCP1910

图3：NCP1910的工作序列

远程导通/关闭：以专用引脚接收由次级端监控芯片由光耦控制的导通/关闭(on/off)信号；在导通/关闭引脚被释放开路时，PFC及LLC均停止工作；在导通/关闭引脚接地时，PFC开始软启动→PFCok→20 ms后，LLC开始软启动。

图4：远程导通/关闭

热关闭(TSD)：过热保护功能有助于实现良好的电源设计。当结点温度超过140℃时，该功能激活，驱动器变为低电平；结点温度降到典型值30℃时器件恢复工作。

图5：热关闭

频率反走：可以提高轻载效率，设定V_fold以确定功率开始反走的V_fold值；当(V_CTRL – V_CTRL(min))小于V_fold时，频率开始反走；内部钳位限制反走的最大功率；启动时无反走。

图6：频率反走

V_CTRL与功率及频率的关系：当输出功率下降时，V_CTRL随之下降；当到达反走设定点时，频率线性下降；65 kHz版本将最小频率内部设定为40 kHz。

图7：V_CTRL与功率及频率的关系

PFC段：

1. 线路输入欠压(BO)保护：线路输入欠压引脚接收部分平均输入电流，因此，感测到低线路电压时，50 ms定时器就会激活。这段消隐时间用于帮助符合维持要求。如果线路电压在50 ms消隐延迟结束时仍处于低电平，输入欠压保护就被触发，PFC驱动器关闭，V_CTRL引脚接地，可使器件在故障消失时使用软启动。

图8：线路输入欠压保护

2. 快速瞬态响应/过压保护(OVP)：当V_FB > 105% V_PREF时，过压保护激活，驱动器输出变为低电平；当V_FB低于103.2% V_PREF时，器件自动恢复工作。

图9：PFC-快速瞬态响应/过压保护

3. 冗余OVP(闩锁)：专用OVP2引脚用来保护大电容；电路中内置的20 µs滤波器用来提供更佳的噪声免疫性。当OVP2比较器被触发时，PFC及LLC均关闭。PFCok信号假定为低电平时，PGout被释放开路，使LLC停止工作。

图10：PFC-冗余OVP

4. PFC异常检测：PFC异常检测的目的在于，如果PFC没有正常工作，那么即使出现高线路电压，PFC和LLC均应停止工作。例如，在高线路电压时PFC驱动器电阻损毁的情况。实现PFC异常检测保护的方法是：如果V_CTRL保持在最高电平或低于最低电平，如V_CTRL引脚异常短路，且时间长于1秒(t_PFCabnormal)，则PFCok内部信号下降，PGout引脚立即释放开路，通知系统电源将关闭；5 ms后LLC停止工作(t_DEL2)。

5. 欠压保护(UVP)/反馈环路异常保护：UVP可以防止在反馈故障条件下启动。当V_FB < 8% V_PREF = 0.2 V时，UVP激活，器件关闭；当V_FB高于12% V_PREF = 0.3 V时，器件自动开始工作。

图11：PFC–欠压保护/反馈环路异常保护

6. Power Boost：PFC Power Boost功能的目的是在输入线路从高线路电压向低线路电压剧烈变化(如满载时从264 Vac剧降至90 Vac)时，限制输出功率，防止V_bulk将大幅下降，可能使V_out超出稳压范围。V_LBO是V_ac的平均值。

在下列情况时，V_LBO可下拉至2 V(V_LBO(PD))：V_LBO高于2 V(高线路电压时)，以及V_CTRL处于最大值的时间长于4 ms(t_PFCflag)；V_bulk低于额定输出的95%时。PFC Power Boost功能在启动时被禁止；最长下拉持续时间的典型值为5 ms(t_LBO(PDlimit))；在后续最少70 ms时间(t_LBO(PDblank))内，开关保持在开路状态。

LLC段：LLC拓扑结构为半桥双电感(LL)加单电容，其恒定占空比为50%，利用频率变化可以提升稳压效果。

1. 一个引脚用于F_max、F_min及F_SS：R_min决定LLC最小频率；R_min // R_max决定LLC最大频率；R_min // R_SS决定LLC启动频率；R_SS和C_SS决定软启动持续时间。Rt引脚控制LLC

图12：LLC的控制

2. 完整软启动：SS引脚接地条件是：启动，或CS/FF高于V_CS1(1 V)，或BO激活，或t_DEL2结束。仅在V_SS低于V_SS(RST)时，SS引脚上的开关被释放开路，执行从启动(重启)开始的完整软启动。

图13：完整软启动

3. 跳周期模式(仅B版本提供)：跳周期模式在轻载时可削减LLC输出脉冲，从而避免任何频率失控(runaway)，改善待机能耗。

图14：跳周期模式

为了帮助设计，安森美半导体还提供演示电路板(原型板)，其输入电压为90v-265v ac，输出为12 V/25 A，5 V/2 A(用于待机)。

图15：演示电路板

能效测试结果表明，该演示电路板的能效等级目标，如典型负载能效及功率因数、空载及待机输入能耗等如表1所示。

表1：能效等级目标

总结

安森美半导体的ATX电源新产品NCP1910高性能组合控制器在单颗IC中集成了功率因数校正(PFC)和主电源段控制器，具有PFC独立OVP、PFC动态响应增加器、PFC轻载频率反走、宽频率范围LLC、带高压驱动器及极佳OCP、远程导通/关闭控制及组合管理，可以为台式个人计算机、平板电视提供高能效、高性能的电源设计。