慧能泰HP1011+HP3000大功率PFC解决方案

随着 PFC 技术的发展，不断有新型 PFC 拓扑结构提出，如单相 PFC、交错并联 PFC、传统无桥PFC、图腾柱无桥 PFC 等。交错 Boost PFC 系统不仅具有并联系统的所有优点，还能减少输入电流纹波，降低开关管的电流应力。在中大功率场所通常采用工作于电感电流连续导电模式(Continue Conduction Mode，CCM)的交错并联Boost PFC 变换器。

对于中大功率的 PFC 应用场合，慧能泰HP1011+HP3000 的组合提供了绝佳的 300 W ~ 3 kW 大功率，高性能、低系统成本的 PFC 解决方案，有利于高功率密度，扁平化的设计，帮助客户轻松地设计出高性能，高可靠性的开关电源产品。

图一 HP1011 引脚定义＋封装图

HP1011 是慧能泰首颗双相交错 CCM 模式 PFC 的数字控制器，采用平均电流控制，其数字架构基于高速数字状态机架构，并集成了高性能模拟前端以及高速比较器，确保了 PFC 的高性能实时控制。HP1011 可在连续导通模式（CCM）、不连续导通模式（DCM）以及突发模式（Burst Mode）智能切换，具有良好的轻载效率；HP1011 芯片本身功耗低至 30 mW。在睡眠模式下，芯片的供电电流将降低至 1 mA。HP1011 支持自动通道管理功能，在设定的较低功率条件下平滑加载和减载，改善 PFC 转换器负载瞬态响应并进一步提升中低负载下的效率。HP1011 支持两相间电感电流动态均衡，两相间电感电流有效值偏差小于5%。

HP1011还集成了完善的可编程保护功能，包括：逐周期电流限制保护、浪涌过电压保护、输入电压过压/欠压保护、输出电压过压/欠压保护、输出反馈电压开路保护等，保护功能参数与使能均可独立配置。HP1011 仅需通过图形用户界面（GUI）软件即可对芯片功能进行设定以满足新方案的需求，极大的便利了终端产品设计，缩短客户 Go-to-Market 时间。

作为国内首家数字 CCM 双相交错 PFC 芯片方案，灵活的设计特点，使其可广泛应用于空调和白色家电、高性能计算机、5G/ 电信电源、工业电源、超高密度 (UHD) 电源、带有 IGBT 的 PFC 电源等系统。

芯片特性

/ NEWS TODAY

• 高灵活度数字 PWM, 支持 20 kHz – 200 kHz 工作频率

• 高性能模拟前端

• 高性能数字控制环路

• 增强的动态环路响应

• CCM、DCM 以及 Burst 多模式工作

• 两相间电感电流动态均流

•逐周期（CBC）电流峰值限制

• 可编程单切相运行（Phase Shedding）

• 支持高压直流输入

• RMS 功率计量

• 智能继电器控制，浪涌电流控制

• X电容器放电控制

• 丰富完备的可编程保护功能

• 低功耗, 在睡眠模式（Sleep Mode）下芯片供电电流低至 1mA

• I2C 和 UART 接口通过易于使用的图形用户界面 (GUI) 进行编程

图二 HP1011 典型应用电路图

图三 HP1011 图形用户界面（GUI）

亮点一：电路精简，高效集成

HP1011 采用 4 mm x 4 mm QFN-24L 封装，集成高速ADC、高精度比较器等高性能模拟前端，与 HP3000 搭配形成系统解决方案。同时也集成了浪涌电路控制、功率计量、通讯接口等电路，外围电路精简，整体方案紧凑，占用 PCB 面积小，节省电路板空间，有效降低BOM 成本。

亮点二: 模式切换与切相功能（PhaseShedding）

HP1011 支持 CCM、DCM 以及 Burst 模式无缝切换，同时可配置开关频率展频优化 EMI 性能。另外，可编程切相运行功能可使系统在设定功率下可自动关闭任一通道，提升轻载效率。

图四 1000 W 双相交错 PFC 评估板效率曲线

亮点三：相电流动态均流

HP1011 支持相电流动态均流功能。通过 GUI 软件可配置使能两通道间电感电流动态均流，双相间电感电流平均电流有效值偏差小于 5%。

图五 启用相电流动态均流，在双相参数较大差异下依然可以实现均流

PF 以及 THD 测试

下图分别展示了 100 VAC、230 VAC 输入、全负载范围条件下，HP1011 的 PF、THD 测试结果。

图六 1000W 评估板的 PF 曲线

图七 1000W 评估板的 THD 曲线

HP1011 与友商同类产品的性能对比

HP1011 相对于同类友商产品，具有更高的集成度、更好的灵活度、更丰富灵活的保护配置并支持多种外部通讯接口。相关对比信息如下表所示。

慧能泰同步推出了 HP1011 1000W 的评估板。该评估板基本参数如下：

• 输入电压范围：90 VAC ~ 265 VAC

• 输出电压: 400 VDC

• 输出功率：1000 W

• 典型效率：98.5%

图八 采用 HP1011 的 1000W 评估板

HP3000 是慧能泰 HySwitch 产品系列下的一款双通道低侧驱动器，与 HP1011 搭配可形成系统级双相交错PFC 的解决方案。

体积小，强耐压：HP3000 采用封装 SOIC-8L 以及2 mm x 2 mm DFN-8L 极小封装，客户可以针对不同的应用场景挑选对应的封装直接替换。

图九 HP3000 引脚定义＋封装图

HP3000 拥有业界领先的耐压能力：35V的VDD供电引脚耐压，-12 V 输入引脚耐负压。驱动上拉/下拉电流，开关延时，开关延时匹配等关键电气参数均优于同类产品。

完备的可靠性认证：

HP3000 凭借其优异的性能和高可靠性，通过了完整的JEDEC 可靠性标准测试，具有完备的可靠性。

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关于慧能泰半导体

深圳慧能泰半导体科技有限公司是一家专注于智慧能源控制技术的公司，主要面向智能快充和数字能源领域，提供高性能数模混合芯片产品。公司总部设立在深圳前海，同时在上海、浙江杭州、美国加州设有研发中心。慧能泰的核心研发团队来自国内外顶尖半导体公司，拥有强大的研发创新能力。公司现已获多项授权专利，拥有独立自主知识产权，并于2020年被评为“高新技术企业”，2023年获评国家级专精特新“小巨人”企业。

目前，慧能泰已完成了围绕USB Type-C生态链的整体产品布局，开发并量产了多款产品：供电端的多系列PD Source协议芯片，受电端的高性能PD Sink(PD 诱骗芯片)、Type-C端口控制器（CC Logic），线缆端的USB eMarker（电子标签芯片）。成立以来，慧能泰连续推出多款业界领先的产品并广受市场欢迎。公司芯片出货量2亿颗，标杆性客户有联想、小米、三星、HP、贝尔金和努比亚等。同时，慧能泰也致力于提高能源利用效率、研究能源控制技术，借助自身的技术研发优势，面向ICT（通信服务器）、数据中心、光伏逆变器、储能等工业应用，研发数字电源控制芯片、高压驱动芯片、电源转换芯片和模块等产品。

慧能泰半导体肩负着“芯智慧 芯能源，共建绿色未来”的使命，立志成为业界领先的智慧能源控制技术供应商。

审核编辑：汤梓红