深入解析NCP1655：多模式PFC控制器的卓越之选

在电子设备的电源设计领域，功率因数校正（PFC）技术至关重要，它不仅能提高电源效率，还能减少对电网的谐波污染。今天，我们就来深入探讨一款由安森美半导体（ON Semiconductor，现名onsemi）推出的创新型多模式功率因数控制器——NCP1655。

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产品概述

NCP1655是一款多模式功率因数控制器，采用SO - 9封装，能根据开关周期时长在不同工作模式间自然切换，从而在宽输入电压和负载范围内实现效率优化。在极轻负载条件下，它还能进入软跳过（Soft - SKIP）模式以降低损耗。

多模式运行机制

连续导通模式（CCM）

在重负载条件下，NCP1655进入CCM模式。当电流周期长于CCM开关周期的112%时，电路在整个输入正弦波周期内作为CCM控制器运行，并且至少保持CCM模式一个CCM消隐时间（典型值为360ms）。

频率钳位临界导通模式（FCCrM）

在中轻负载条件下，NCP1655工作在FCCrM模式。当临界导通模式（CrM）的开关频率低于130kHz时，电路处于CrM；当开关频率达到130kHz时，进入不连续导通模式（DCM）。同时，在轻负载条件下，DCM频率会降低，且最低频率被强制保持在25kHz以上。此外，FCCrM模式还具备谷底导通功能，可有效降低开关损耗。

软跳过模式

在极轻负载条件下，NCP1655可进入软跳过模式，进一步降低损耗。该模式可通过在pfcOK引脚或VM引脚施加负脉冲来触发。

关键特性剖析

高压线路感应引脚（VS）

VS引脚用于高压线路感应，可减少外部元件数量并降低泄漏电流，同时满足严苛的待机规范（在400V时电流小于30μA）。

内部补偿与动态响应增强

芯片内部对调节环路进行补偿，具备快速的线路/负载瞬态补偿能力，通过动态响应增强器（DRE）大幅提升环路响应速度。

宽VCC工作范围

VCC引脚的工作范围为9.5V至35V，能适应多种电源供电环境。

线路范围检测与pfcOK信号

NCP1655可检测输入电压范围，并通过pfcOK信号控制下游转换器的启用和禁用，为下游转换器提供前馈信号。

抖动功能

在CCM模式下，NCP1655具备抖动功能，通过内部低频信号调制振荡器摆幅，有效改善电磁干扰（EMI）特性。

安全保护特性

芯片集成了多种安全保护功能，包括软过压保护、快速过压保护、欠压检测、两级过流检测、大容量欠压检测和热关断等，确保系统在各种异常情况下的安全运行。

引脚功能详解

FB引脚

反馈引脚，接收PFC输出电压的一部分用于调节和动态响应增强功能。同时，它也是软过压、快速过压和欠压比较器的输入信号。

pfcOK引脚

PFC正常引脚，在PFC输出达到标称水平前接地，若检测到重大故障（如欠压情况）也会接地。通过在该引脚与地之间连接电阻，可形成代表输出电压的信号，用于启用下游转换器并提供前馈信号。

VM引脚

乘法器输出引脚，在连续导通模式下提供用于占空比调制的电压。通过外部电阻RM可调节PFC级能提供的最大功率。若连接外部电容CM，器件工作在平均电流模式；否则，工作在峰值电流模式。

CS引脚

电流检测引脚，输出与电感电流成比例的电流ICS，用于调节PFC占空比和多种保护功能，如浪涌电流检测、异常电流检测和过流保护。

ZCD引脚

零电流检测引脚，监测辅助绕组的信号，检测电感磁芯复位，确保在不连续和临界导通模式下实现谷底导通。

DRV引脚

驱动输出引脚，具有高电流驱动能力（ - 0.5/+0.8A），适合驱动高栅极电荷的功率MOSFET。

VCC引脚

芯片供电引脚，当VCC超过10.5V时电路开始工作，低于9.0V时关闭。启动后，工作范围为9.5V至35V。

VS引脚

高压引脚，用于线路范围检测和欠压保护。

电气特性分析

文档详细列出了NCP1655在不同条件下的电气特性参数，包括电源电路、栅极驱动、斜坡、调节模块、软跳过模式、电流检测模块、零电压检测电路、欠压和过压保护、VM引脚、欠压和线路范围检测、pfcOK和大容量欠压保护以及热关断等方面的参数。这些参数为工程师在实际设计中提供了重要的参考依据。

应用领域

NCP1655适用于多种需要功率因数校正的离线应用，如PC电源等。其多模式运行和高效的功率因数校正能力，能有效提高电源效率，减少对电网的影响。

总结

NCP1655作为一款创新型多模式功率因数控制器，凭借其独特的多模式运行机制、丰富的功能特性和全面的安全保护功能，为电源设计工程师提供了一个高效、可靠的解决方案。在实际应用中，工程师可根据具体需求合理选择工作模式和配置参数，以实现最佳的电源性能。

在使用NCP1655进行设计时，你是否遇到过一些挑战？又是如何解决的呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。