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適配于氮化鎵開關(guān)器件的高頻小體積照明電源方案

2023/12/19
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隨著物聯(lián)網(wǎng),尤其是智能照明和智能家居的發(fā)展,高效高性能的小體積電源越來越被市場(chǎng)所需求。如何能在電源體積做得更小的情況下,依然能夠保證最好的性能?安森美(onsemi)提供基于NCL2801+NCP13992的一整套你所需要的方案:適配于氮化鎵GaN開關(guān)器件,工作于高頻開關(guān)頻率場(chǎng)合下的小體積PFC & LLC方案。

NCL2801是安森美開關(guān)電源方案中PFC控制芯片家族的一員。內(nèi)置谷底計(jì)數(shù)頻率返走(VCFF)、谷底開通等技術(shù),提供優(yōu)秀的總諧波失真(THD)以及功率因數(shù)(PF)值表現(xiàn)。適用于LED照明、PC電源以及平板電視等要求高PF值、低THD的應(yīng)用場(chǎng)合。

NCP13992作為安森美LLC諧振半橋控制器家族的一員,在NCP1399優(yōu)異表現(xiàn)的基礎(chǔ)上,創(chuàng)新的增加了輕載工作模式(LL mode),Quiet SKIP模式,顯著提升了輕載情況下整機(jī)的效率,并且有效抑制了打嗝模式下的噪聲問題。

產(chǎn)品方案簡(jiǎn)介:

1. 方案特點(diǎn):

  • 使用臨界模式的電流型PFC控制器NCL2801,內(nèi)部集成谷底開通技術(shù),在具備優(yōu)良的THD和PF值性能基礎(chǔ)上,還擁有優(yōu)秀的效率表現(xiàn);
  • 使用業(yè)內(nèi)知名的電流型LLC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)芯片NCP13992,在實(shí)現(xiàn)高頻開關(guān)工作的基礎(chǔ)上,實(shí)現(xiàn)電源的小型化,并且具備優(yōu)秀的效率表現(xiàn);
  • 簡(jiǎn)易的外部線路,有利于簡(jiǎn)化PCB布板工作;
  • LLC滿載工作頻率300KHz左右,完美適配目前市場(chǎng)火熱的GaN產(chǎn)品,實(shí)現(xiàn)LLC部分高頻化設(shè)計(jì);
  • 完善的保護(hù):過溫保護(hù)(OTP),過壓保護(hù)(OVP),過流保護(hù)(OCP)等;
  • NCP13992在輕載情況下進(jìn)入輕載(LL)模式以及跳周期(SKIP)模式,使整機(jī)擁有優(yōu)秀的輕載效率以及待機(jī)功耗表現(xiàn);

2. 應(yīng)用領(lǐng)域:

  • 高PF值,低THD等應(yīng)用場(chǎng)合,比如LED照明行業(yè);
  • 高效率,高工作頻率,高功率密度要求應(yīng)用場(chǎng)合AC-DC開關(guān)電源;

方案應(yīng)用實(shí)例:

1. 方案實(shí)物圖:

2. 典型應(yīng)用原理圖以及線路介紹:

PFC部分使用安森美的NCL2801產(chǎn)品,SOIC-8封裝,外圍線路簡(jiǎn)單。FB腳為輸出電壓采樣信號(hào)輸入端,作為反饋信號(hào)輸入端的同時(shí)還有輸出電壓OVP功能保護(hù)。MULT腳外置電阻分壓,采樣輸入AC電壓,用于判定輸入電壓范圍以及設(shè)置BO功能保護(hù)。在設(shè)計(jì)過程中,還需要注意CS腳外部電阻(R10)的取值:R10阻值固定為4檔,分別是100Ω,330Ω,620Ω以及1000Ω。R10的取值大小決定了負(fù)載大小變化時(shí),MOS管開關(guān)過程中的第一個(gè)固定跳變CTRL腳的電壓大小,R10取值越大,第一個(gè)谷底跳變時(shí)的負(fù)載就越大。我們推薦使用100Ω或者330Ω電阻,在擁有較好THD表現(xiàn)的同時(shí),也有較好的效率表現(xiàn)。

LLC部分使用安森美的NCP13992產(chǎn)品,SOIC-16封裝。作為電流型控制的LLC控制器,擁有快速的反饋環(huán)反應(yīng)速度,具有優(yōu)秀的動(dòng)態(tài)響應(yīng)表現(xiàn)。NCP13992內(nèi)置高壓?jiǎn)?dòng)腳HV腳,可以耐受最大600V的啟動(dòng)電壓。PFCFB腳內(nèi)部?jī)?nèi)置1V電壓基準(zhǔn),檢測(cè)PFC部分電壓,用于設(shè)置LLC電路的啟動(dòng)電壓點(diǎn)。SKIP腳內(nèi)置50uA恒流源,外置對(duì)地電阻產(chǎn)

生電壓與FB電壓對(duì)比,用于設(shè)置NCP13992進(jìn)入SKIP模式的負(fù)載點(diǎn)。LLCCS腳內(nèi)置4.35V(版本不同會(huì)有差異)基準(zhǔn),通過外部電容分壓(C15,C25,C26以及R30)檢測(cè)諧振電容上電壓,用于實(shí)現(xiàn)原邊諧振腔電流大小檢測(cè)以及OCP保護(hù)。PFCMODE腳為電壓輸出端,當(dāng)VCC電壓高于Vcc_on之后,PFCMODE會(huì)有一個(gè)穩(wěn)定的電壓輸出(正常工作狀態(tài)時(shí)為12V左右)。該電壓可以用于給PFC部分控制器VCC腳供電。

3. 優(yōu)秀的待機(jī)功耗和效率表現(xiàn):

4. 優(yōu)秀的PF值表現(xiàn):

方案應(yīng)用總結(jié):

作為在市場(chǎng)經(jīng)過驗(yàn)證的PFC和LLC控制器,NCL2801和NCP13992以其優(yōu)秀的表現(xiàn)贏得了非常多電源工程師的認(rèn)可和喜歡。在驅(qū)動(dòng)GaN器件的高頻化應(yīng)用場(chǎng)景中,NCL2801和NCP13992仍然具有非常優(yōu)秀的表現(xiàn):穩(wěn)定,高效的基礎(chǔ)上,還具有完善的保護(hù),優(yōu)秀的THD,PF值和待機(jī)功耗等表現(xiàn)。因此,作為適配于GaN開關(guān)器件的高頻小體積照明方案,NCL2801和NCP13992也一定會(huì)受到大家的歡迎。

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安森美

安森美

歷史安森美半導(dǎo)體前身是摩托羅拉集團(tuán)的半導(dǎo)體元件部門,于1999年獨(dú)立上市,繼續(xù)生產(chǎn)摩托羅拉的分立晶體管,標(biāo)準(zhǔn)模擬和標(biāo)準(zhǔn)邏輯等器件。并購(gòu)紀(jì)錄2000年四月,完成收購(gòu)Cherry Semiconductor。2006年,完成收購(gòu)位于美國(guó)俄勒岡州Gresham的LSI Logic設(shè)計(jì)和制造設(shè)施。2008年一月,以184M美元完成收購(gòu)美國(guó)模擬器件公司的穩(wěn)壓及熱管理(Voltage Regulation and Thermal Management)部門。2008年三月,以915M美元完成收購(gòu)AMI Semiconductor。2008年十月,以115M美元完成收購(gòu)Catalyst Semiconductor。2009年十一月,以17M美元完成收購(gòu)PulseCore Semiconductor。2010年一月,以115M美元完成收購(gòu)California Micro Devices。2010年六月,完成收購(gòu)Sound Design Technologies, Ltd。2011年一月,完成收購(gòu)日本三洋電機(jī)的子公司三洋半導(dǎo)體(SANYO Semiconductor)。2011年二月,以$31.4M美元完成收購(gòu)賽普拉斯半導(dǎo)體(Cypress Semiconductor)的CMOS圖像傳感器業(yè)務(wù)部門。2014年五月,完成收購(gòu)Truesense Imaging, Inc。2014年七月,安森美半導(dǎo)體和富士通半導(dǎo)體宣布戰(zhàn)略合作(包括晶圓代工服務(wù)協(xié)議,及日本會(huì)津若松市富士通的8吋晶圓廠的10%權(quán)益。)2014年八月,以4億美元完成收購(gòu)總部位于加州的Aptina Imaging Corp。2015年七月,安森美半導(dǎo)體完成收購(gòu)Axsem AG。2015年11月18日,以每股20美元,斥資24億美元現(xiàn)金收購(gòu)飛兆半導(dǎo)體公司。2016年八月,安森美半導(dǎo)體宣布已就出售點(diǎn)火IGBT業(yè)務(wù)給 Littelfuse 達(dá)成協(xié)議,出售其瞬態(tài)電壓抑制二極管和開關(guān)型晶閘管產(chǎn)品線,售價(jià)共1.04億美元現(xiàn)金。2016年九月,安森美半導(dǎo)體完成收購(gòu)飛兆半導(dǎo)體公司。產(chǎn)品安森美半導(dǎo)體制造以下的各種產(chǎn)品:定制:ASIC;定制代工服務(wù);定制ULP存儲(chǔ)器;定制CMOS圖像傳感器;集成無源器件分立:雙極晶體管;二極管和整流器;IGBT和FET;晶閘管;可調(diào)諧組件電源管理:AC-DC控制器和穩(wěn)壓器;DC-DC控制器、轉(zhuǎn)換器和穩(wěn)壓器;熱管理;驅(qū)動(dòng)器;電壓和電流管理邏輯:時(shí)鐘產(chǎn)生;時(shí)鐘及數(shù)據(jù)分配;存儲(chǔ)器;微控制器;標(biāo)準(zhǔn)邏輯信號(hào)管理:放大器和比較器;模擬開關(guān);音頻/視頻的ASSP;數(shù)字電位計(jì);EMI/RFI濾波器;接口;光電、圖像及觸摸傳感器產(chǎn)品部安森美半導(dǎo)體的各個(gè)產(chǎn)品部門:模擬方案部(ASG) - Bob Klosterboer(高騰博),執(zhí)行副總裁兼總經(jīng)理圖像傳感器部(ISG) – Taner Ozcelik,高級(jí)副總裁兼總經(jīng)理電源方案部(PSG) – Bill Hall(賀彥彬),執(zhí)行副總裁兼總經(jīng)理解決方案工程中心日本:大阪; 東京中國(guó):上海德國(guó):慕尼黑中國(guó)臺(tái)灣:臺(tái)北美國(guó):加州圣荷西; 俄勒岡州波特蘭; 底特律韓國(guó):首爾設(shè)計(jì)中心美國(guó):亞利桑那州鳳凰城(Phoenix)、亞利桑那州錢德勒(Chandler)、得州奧斯?。ˋustin)、得州普萊諾(Plano)、羅德島州東格林尼治(East Greenwich)、科羅拉多州Longmont、加州圣克拉拉(Santa Clara)、愛達(dá)荷州波卡特洛(Pocatello)、賓夕法尼亞州Lower Gwynedd、猶他州林頓(Lindon)、愛達(dá)荷州楠帕(Nampa)加拿大:伯靈頓(Burlington), 滑鐵盧(Waterloo)比利時(shí):梅赫倫(Mechelen),奧德納爾德(Oudenaarde),菲爾福爾德(Vilvoorde)法國(guó):圖盧茲(Toulouse)德國(guó):慕尼黑羅馬尼亞:布加勒斯特(Bucharest)斯洛伐克:布拉迪斯拉發(fā)(Bratislava)愛爾蘭:利默里克(Limerick)瑞士:Marin捷克:Roznov,布爾諾(Brno)韓國(guó):首爾中國(guó)臺(tái)灣:臺(tái)北印度:班加羅爾(Bangalore),諾伊達(dá)(Noida)日本:岐阜市,群馬菲律賓:德拉克市(Tarlac City)制造工廠美國(guó):亞利桑那州鳳凰城、亞利桑那州錢德勒、俄勒岡州Gresham、愛達(dá)荷州波卡特洛、愛達(dá)荷州楠帕、緬因州南波特蘭加拿大:伯靈頓 (安大略省)比利時(shí):奧德納爾德捷克:Roznov中國(guó):樂山、深圳、蘇州日本:群馬縣、埼玉縣羽生市、新潟縣新潟市韓國(guó):富川菲律賓:Carmona, Cavite、Tarlac City、宿霧市馬來西亞:森美蘭州芙蓉市越南:邊和市、順安市社

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