必易微高性能连续导通模式PFC控制器KPE2851X/KPE2852

电源/新能源

3460人已加入

描述

在现代电力系统中,功率因数校正(Power Factor Correction,简称 PFC)已经成为电源设计中不可忽视的重要因素之一,直接关系到电网的稳定性、能效以及对环境的影响。

2023 年,必易微推出了临界导通模式 (CRM) 的高性能 PFC 控制器 KP2806(A)。PFC 工作在临界导通模式具有诸多优点,如功率开关管零电流开通,续流二极管无反向恢复问题等,适用于 500W 以下功率段的应用。当功率等级进一步提高时,CRM 运行的缺点(如峰值电流高,电流纹波大,磁件体积大等)愈加明显。

必易微已提供双相交错并联的 CRM PFC 控制器 KP2822 的解决方案,功率平摊至两路,适用于扁平化的结构设计。现在,我们全新推出高性能连续导通模式 (CCM) 的 PFC 控制器 KPE2851X/KPE2852,可进一步提高 PFC 应用的功率等级,具有低成本,高功率密度等优点。

必易微

图 1 必易微 PFC 解决方案

KPE2851X/KPE2852 的产品亮点

KPE2851X 通过检测电感电流和输入电压,在固定开关频率下控制功率开关管的导通时间,实现高功率因数 (PF),输入电流低失真 (THD) 的功能。固定开关频率可选配为 65kHz,133kHz 和 200kHz。

KPE2852 通过控制在固定开关频率下的功率开关管的导通时间,在无需检测输入电压的情况下,即可实现高 PF,低 THD 的性能。开关频率可通过外置电阻调节,调节范围为 20kHz~250kHz。

必易微

 

必易微

图 2 KPE2851X/KPE2852 芯片引脚图

必易微

表 1 KPE2851X 和 KPE2852 特点对比

除此之外,KPE2851X/KPE2852 还具有诸多优点,以实现高性能,可靠的 PFC 功能。

01 KPE2852 频率可调,运用灵活

KPE2852 开关频率可根据 SET 管脚对地电阻配置,阻值Rset 选取与开关频率 fsw对应关系曲线如图 3。因此 KP2852 可满足多种运用需求,如低频,EMI 调试简单;高频,功率密度提升。

必易微

图 3 开关频率 fsw 与 Rset  电阻的曲线图

02 KPE2851X 具有输入欠压保护 (BOP)

KPE2851X 的开关频率只有 3 档可选,65kHz/133kHz/200kHz,但这三档典型的频率基本覆盖大多数的应用需求。同时 KPE2851X 的 BR 管脚可采集输入电压,可根据客户指标要求,设定设备开始工作时的交流输入电压值,且在 AC 掉电时及时保护。

必易微

图 4 KPE2851X BOP 退出 (80Vac) 时典型波形

03 可靠的过流保护功能

对于工作在 CCM 下的 PFC 电路,过流保护尤为重要,以避免功率器件在暂态工况(如空载切满载)时因过电流应力而被损坏。KPE2851X 集成了逐周期过流保护功能 (CBC OCP),在每个功率开关管开通过程中,当 CS 管脚流出电流达到 OCP 触发阈值时,驱动立刻关闭。

KPE2851X 还集成了过载保护 (OLP),可以看作是与输入电压相关的二级 OCP 保护,也是逐周期保护。CS 管脚的采样电压可表征输入电流大小, BR 管脚的采样电压可表征交流输入电压大小。因此,两者乘积 (ICS⋅VBR) 可近似代表输入功率大小,当 (ICS⋅VBR) 大于过载保护阈值时,驱动立刻关断。

必易微

图 5 KPE2851X OCP 触发时典型波形

KPE2852 同样集成逐周期过流保护功能 (CBC OCP),在每个功率开关管开通周期中,当 CS 管脚电压达到 OCP 触发阈值时,驱动立刻关闭。同时 KPE2852 还集成了软过流保护功能,当 CS 管脚电压达到 SOCP 触发阈值时(低于 OCP 触发阈值),COMP 管脚会被内部电阻下拉而电压降低,以限制功率输出。

必易微

图 6  KPE2852 SOCP 触发时典型波形

04 集成动态加速功能

由于 PFC 系统的环路带宽较低 (一般设计值低于 20Hz),以抑制二倍工频纹波电压,进而改善 THD。但对于轻载切重载的暂态工况,这会导致系统恢复时间长,或母线电压跌落过低,导致后级电路触发保护而系统宕机。KPE2851X/KPE2852 集成动态加速功能,当输出电压跌落超过阈值,芯片会给补偿网络快速充电,驱动脉宽大幅增加以迅速增加能量输出,系统得以快速恢复到额定输出电压。

必易微

图 7 KPE2851X 动态加速触发 (负载 0.1A 突变为 1.1A) 时典型波形

05 软启动功能

为了避免系统启动时电流应力过大,KPE2851X/KPE2852 具有软启动功能,在输出电压未完成建立之前,芯片的动态加速功能关闭,COMP 管脚电容缓慢充电,占空比逐渐增加。

必易微

图 8 KPE2851X 软启动典型波形

06 高 PF 和低 THD

KPE2851X/KPE2852 在控制策略的设计上,即可保证理论上输入阻抗为常数,PF=1。

如下图所示为 600W Demo 板,KPE2851X/KPE2852 和竞品的对比测试数据。

必易微

图 9 KPE2581X 与竞品对比 THD

必易微

图 10 KPE2582 与竞品对比 THD

07 完备的保护功能

KPE2851X/KPE2852 集成完备的保护功能,如下表所示,提高了系统的可靠性。

必易微

表 2 KPE2851X 芯片保护功能列表

必易微

表 3 KPE2852 芯片保护功能列表

    总 结    

KPE2851X/KPE2852 适用于中大功率的 PFC 应用场合 (300W~3000W),有利于高功率密度,低成本的系统设计。两颗芯片都是采用平均电流模式控制,让 PFC 工作在连续导通模式 (CCM),在固定开关频率下控制功率开关管的导通时间,实现高 PF,低 THD 的功能。KPE2851X 适用于需要输入欠压保护 (BOP) 功能的应用场合,而 KPE2852 适用于频率设定在典型频率 (65kHz/133kHz/200kHz) 之外,且不需要 BOP 功能的应用场合。两颗芯片集成诸多优良性能,如动态性能优化,打嗝模式,完备的保护功能等,帮助客户轻松地设计出高性能,高可靠性的开关电源产品。

必易微秉承“真诚勤勉、合作共赢”的价值观,坚定、沉着、专精、专注做好每一颗产品,力争为客户带来更大的价值和更好的产品体验。

关于必易微

深圳市必易微电子股份有限公司(股票代码:688045)是一家高性能模拟及数模混合集成电路供应商,主营产品包括 AC-DC、DC-DC、驱动 IC、保护 IC、线性稳压、电池管理、放大器、数模转换器、传感器、隔离与接口等,为消费电子、工业控制、网络通讯、数据中心、汽车电子等领域客户提供一站式芯片解决方案和系统集成。

打开APP阅读更多精彩内容
声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉

全部0条评论

快来发表一下你的评论吧 !

×
20
完善资料,
赚取积分