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适配于氮化镓开关器件的高频小体积照明电源方案

2023/12/19
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阅读需 6 分钟
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随着物联网,尤其是智能照明和智能家居的发展,高效高性能的小体积电源越来越被市场所需求。如何能在电源体积做得更小的情况下,依然能够保证最好的性能?安森美(onsemi)提供基于NCL2801+NCP13992的一整套你所需要的方案:适配于氮化镓GaN开关器件,工作于高频开关频率场合下的小体积PFC & LLC方案。

NCL2801是安森美开关电源方案中PFC控制芯片家族的一员。内置谷底计数频率返走(VCFF)、谷底开通等技术,提供优秀的总谐波失真(THD)以及功率因数(PF)值表现。适用于LED照明PC电源以及平板电视等要求高PF值、低THD的应用场合。

NCP13992作为安森美LLC谐振半桥控制器家族的一员,在NCP1399优异表现的基础上,创新的增加了轻载工作模式(LL mode),Quiet SKIP模式,显著提升了轻载情况下整机的效率,并且有效抑制了打嗝模式下的噪声问题。

产品方案简介:

1. 方案特点:

  • 使用临界模式的电流型PFC控制器NCL2801,内部集成谷底开通技术,在具备优良的THD和PF值性能基础上,还拥有优秀的效率表现;
  • 使用业内知名的电流型LLC拓扑结构驱动芯片NCP13992,在实现高频开关工作的基础上,实现电源的小型化,并且具备优秀的效率表现;
  • 简易的外部线路,有利于简化PCB布板工作;
  • LLC满载工作频率300KHz左右,完美适配目前市场火热的GaN产品,实现LLC部分高频化设计;
  • 完善的保护:过温保护(OTP),过压保护(OVP),过流保护(OCP)等;
  • NCP13992在轻载情况下进入轻载(LL)模式以及跳周期(SKIP)模式,使整机拥有优秀的轻载效率以及待机功耗表现;

2. 应用领域:

  • 高PF值,低THD等应用场合,比如LED照明行业;
  • 高效率,高工作频率,高功率密度要求应用场合AC-DC开关电源;

方案应用实例:

1. 方案实物图:

2. 典型应用原理图以及线路介绍:

PFC部分使用安森美的NCL2801产品,SOIC-8封装,外围线路简单。FB脚为输出电压采样信号输入端,作为反馈信号输入端的同时还有输出电压OVP功能保护。MULT脚外置电阻分压,采样输入AC电压,用于判定输入电压范围以及设置BO功能保护。在设计过程中,还需要注意CS脚外部电阻(R10)的取值:R10阻值固定为4档,分别是100Ω,330Ω,620Ω以及1000Ω。R10的取值大小决定了负载大小变化时,MOS管开关过程中的第一个固定跳变CTRL脚的电压大小,R10取值越大,第一个谷底跳变时的负载就越大。我们推荐使用100Ω或者330Ω电阻,在拥有较好THD表现的同时,也有较好的效率表现。

LLC部分使用安森美的NCP13992产品,SOIC-16封装。作为电流型控制的LLC控制器,拥有快速的反馈环反应速度,具有优秀的动态响应表现。NCP13992内置高压启动脚HV脚,可以耐受最大600V的启动电压。PFCFB脚内部内置1V电压基准,检测PFC部分电压,用于设置LLC电路的启动电压点。SKIP脚内置50uA恒流源,外置对地电阻产

生电压与FB电压对比,用于设置NCP13992进入SKIP模式的负载点。LLCCS脚内置4.35V(版本不同会有差异)基准,通过外部电容分压(C15,C25,C26以及R30)检测谐振电容上电压,用于实现原边谐振腔电流大小检测以及OCP保护。PFCMODE脚为电压输出端,当VCC电压高于Vcc_on之后,PFCMODE会有一个稳定的电压输出(正常工作状态时为12V左右)。该电压可以用于给PFC部分控制器VCC脚供电。

3. 优秀的待机功耗和效率表现:

4. 优秀的PF值表现:

方案应用总结:

作为在市场经过验证的PFC和LLC控制器,NCL2801和NCP13992以其优秀的表现赢得了非常多电源工程师的认可和喜欢。在驱动GaN器件的高频化应用场景中,NCL2801和NCP13992仍然具有非常优秀的表现:稳定,高效的基础上,还具有完善的保护,优秀的THD,PF值和待机功耗等表现。因此,作为适配于GaN开关器件的高频小体积照明方案,NCL2801和NCP13992也一定会受到大家的欢迎。

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安森美

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历史安森美半导体前身是摩托罗拉集团的半导体元件部门,于1999年独立上市,继续生产摩托罗拉的分立晶体管,标准模拟和标准逻辑等器件。并购纪录2000年四月,完成收购Cherry Semiconductor。2006年,完成收购位于美国俄勒冈州Gresham的LSI Logic设计和制造设施。2008年一月,以184M美元完成收购美国模拟器件公司的稳压及热管理(Voltage Regulation and Thermal Management)部门。2008年三月,以915M美元完成收购AMI Semiconductor。2008年十月,以115M美元完成收购Catalyst Semiconductor。2009年十一月,以17M美元完成收购PulseCore Semiconductor。2010年一月,以115M美元完成收购California Micro Devices。2010年六月,完成收购Sound Design Technologies, Ltd。2011年一月,完成收购日本三洋电机的子公司三洋半导体(SANYO Semiconductor)。2011年二月,以$31.4M美元完成收购赛普拉斯半导体(Cypress Semiconductor)的CMOS图像传感器业务部门。2014年五月,完成收购Truesense Imaging, Inc。2014年七月,安森美半导体和富士通半导体宣布战略合作(包括晶圆代工服务协议,及日本会津若松市富士通的8吋晶圆厂的10%权益。)2014年八月,以4亿美元完成收购总部位于加州的Aptina Imaging Corp。2015年七月,安森美半导体完成收购Axsem AG。2015年11月18日,以每股20美元,斥资24亿美元现金收购飞兆半导体公司。2016年八月,安森美半导体宣布已就出售点火IGBT业务给 Littelfuse 达成协议,出售其瞬态电压抑制二极管和开关型晶闸管产品线,售价共1.04亿美元现金。2016年九月,安森美半导体完成收购飞兆半导体公司。产品安森美半导体制造以下的各种产品:定制:ASIC;定制代工服务;定制ULP存储器;定制CMOS图像传感器;集成无源器件分立:双极晶体管;二极管和整流器;IGBT和FET;晶闸管;可调谐组件电源管理:AC-DC控制器和稳压器;DC-DC控制器、转换器和稳压器;热管理;驱动器;电压和电流管理逻辑:时钟产生;时钟及数据分配;存储器;微控制器;标准逻辑信号管理:放大器和比较器;模拟开关;音频/视频的ASSP;数字电位计;EMI/RFI滤波器;接口;光电、图像及触摸传感器产品部安森美半导体的各个产品部门:模拟方案部(ASG) - Bob Klosterboer(高腾博),执行副总裁兼总经理图像传感器部(ISG) – Taner Ozcelik,高级副总裁兼总经理电源方案部(PSG) – Bill Hall(贺彦彬),执行副总裁兼总经理解决方案工程中心日本:大阪; 东京中国:上海德国:慕尼黑中国台湾:台北美国:加州圣荷西; 俄勒冈州波特兰; 底特律韩国:首尔设计中心美国:亚利桑那州凤凰城(Phoenix)、亚利桑那州钱德勒(Chandler)、得州奥斯汀(Austin)、得州普莱诺(Plano)、罗德岛州东格林尼治(East Greenwich)、科罗拉多州Longmont、加州圣克拉拉(Santa Clara)、爱达荷州波卡特洛(Pocatello)、宾夕法尼亚州Lower Gwynedd、犹他州林顿(Lindon)、爱达荷州楠帕(Nampa)加拿大:伯灵顿(Burlington), 滑铁卢(Waterloo)比利时:梅赫伦(Mechelen),奥德纳尔德(Oudenaarde),菲尔福尔德(Vilvoorde)法国:图卢兹(Toulouse)德国:慕尼黑罗马尼亚:布加勒斯特(Bucharest)斯洛伐克:布拉迪斯拉发(Bratislava)爱尔兰:利默里克(Limerick)瑞士:Marin捷克:Roznov,布尔诺(Brno)韩国:首尔中国台湾:台北印度:班加罗尔(Bangalore),诺伊达(Noida)日本:岐阜市,群马菲律宾:德拉克市(Tarlac City)制造工厂美国:亚利桑那州凤凰城、亚利桑那州钱德勒、俄勒冈州Gresham、爱达荷州波卡特洛、爱达荷州楠帕、缅因州南波特兰加拿大:伯灵顿 (安大略省)比利时:奥德纳尔德捷克:Roznov中国:乐山、深圳、苏州日本:群马县、埼玉县羽生市、新潟县新潟市韩国:富川菲律宾:Carmona, Cavite、Tarlac City、宿雾市马来西亚:森美兰州芙蓉市越南:边和市、顺安市社

历史安森美半导体前身是摩托罗拉集团的半导体元件部门,于1999年独立上市,继续生产摩托罗拉的分立晶体管,标准模拟和标准逻辑等器件。并购纪录2000年四月,完成收购Cherry Semiconductor。2006年,完成收购位于美国俄勒冈州Gresham的LSI Logic设计和制造设施。2008年一月,以184M美元完成收购美国模拟器件公司的稳压及热管理(Voltage Regulation and Thermal Management)部门。2008年三月,以915M美元完成收购AMI Semiconductor。2008年十月,以115M美元完成收购Catalyst Semiconductor。2009年十一月,以17M美元完成收购PulseCore Semiconductor。2010年一月,以115M美元完成收购California Micro Devices。2010年六月,完成收购Sound Design Technologies, Ltd。2011年一月,完成收购日本三洋电机的子公司三洋半导体(SANYO Semiconductor)。2011年二月,以$31.4M美元完成收购赛普拉斯半导体(Cypress Semiconductor)的CMOS图像传感器业务部门。2014年五月,完成收购Truesense Imaging, Inc。2014年七月,安森美半导体和富士通半导体宣布战略合作(包括晶圆代工服务协议,及日本会津若松市富士通的8吋晶圆厂的10%权益。)2014年八月,以4亿美元完成收购总部位于加州的Aptina Imaging Corp。2015年七月,安森美半导体完成收购Axsem AG。2015年11月18日,以每股20美元,斥资24亿美元现金收购飞兆半导体公司。2016年八月,安森美半导体宣布已就出售点火IGBT业务给 Littelfuse 达成协议,出售其瞬态电压抑制二极管和开关型晶闸管产品线,售价共1.04亿美元现金。2016年九月,安森美半导体完成收购飞兆半导体公司。产品安森美半导体制造以下的各种产品:定制:ASIC;定制代工服务;定制ULP存储器;定制CMOS图像传感器;集成无源器件分立:双极晶体管;二极管和整流器;IGBT和FET;晶闸管;可调谐组件电源管理:AC-DC控制器和稳压器;DC-DC控制器、转换器和稳压器;热管理;驱动器;电压和电流管理逻辑:时钟产生;时钟及数据分配;存储器;微控制器;标准逻辑信号管理:放大器和比较器;模拟开关;音频/视频的ASSP;数字电位计;EMI/RFI滤波器;接口;光电、图像及触摸传感器产品部安森美半导体的各个产品部门:模拟方案部(ASG) - Bob Klosterboer(高腾博),执行副总裁兼总经理图像传感器部(ISG) – Taner Ozcelik,高级副总裁兼总经理电源方案部(PSG) – Bill Hall(贺彦彬),执行副总裁兼总经理解决方案工程中心日本:大阪; 东京中国:上海德国:慕尼黑中国台湾:台北美国:加州圣荷西; 俄勒冈州波特兰; 底特律韩国:首尔设计中心美国:亚利桑那州凤凰城(Phoenix)、亚利桑那州钱德勒(Chandler)、得州奥斯汀(Austin)、得州普莱诺(Plano)、罗德岛州东格林尼治(East Greenwich)、科罗拉多州Longmont、加州圣克拉拉(Santa Clara)、爱达荷州波卡特洛(Pocatello)、宾夕法尼亚州Lower Gwynedd、犹他州林顿(Lindon)、爱达荷州楠帕(Nampa)加拿大:伯灵顿(Burlington), 滑铁卢(Waterloo)比利时:梅赫伦(Mechelen),奥德纳尔德(Oudenaarde),菲尔福尔德(Vilvoorde)法国:图卢兹(Toulouse)德国:慕尼黑罗马尼亚:布加勒斯特(Bucharest)斯洛伐克:布拉迪斯拉发(Bratislava)爱尔兰:利默里克(Limerick)瑞士:Marin捷克:Roznov,布尔诺(Brno)韩国:首尔中国台湾:台北印度:班加罗尔(Bangalore),诺伊达(Noida)日本:岐阜市,群马菲律宾:德拉克市(Tarlac City)制造工厂美国:亚利桑那州凤凰城、亚利桑那州钱德勒、俄勒冈州Gresham、爱达荷州波卡特洛、爱达荷州楠帕、缅因州南波特兰加拿大:伯灵顿 (安大略省)比利时:奥德纳尔德捷克:Roznov中国:乐山、深圳、苏州日本:群马县、埼玉县羽生市、新潟县新潟市韩国:富川菲律宾:Carmona, Cavite、Tarlac City、宿雾市马来西亚:森美兰州芙蓉市越南:边和市、顺安市社收起

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