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安森美 | 适配于氮化镓开关器件的高频小体积照明电源方案 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。 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 。 NC L2801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： 待机功耗vs输入电压 效率曲线 4. 优秀的PF值表现： 不同负载下的PF值 不同负载下的THD 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。

安森美 | 带你了解主流商用组串式太阳能逆变器的拓扑结构 随着文明程度和人口密度的不断激增，二氧化碳排放速率的不断增加开始变得难以控制。 随着文明程度和人口密度的不断激增，二氧化碳排放速率的不断增加开始变得难以控制。碳排放引起的全球变暖将导致气候恶化，最终破坏地球的生态。因此，作为解决方案，我们需要使用清洁能源，例如风能和太阳能。 太阳能带来的一些好处包括: 可再生 - 太阳可以持续不断提供太阳能能源。 零碳排放 - 太阳能由太阳能面板产生。 运维成本低 - 光伏发电系统建成后，发电成本较低。 组串式逆变器主导太阳能逆变器市场 针对不同的终端应用(住宅、商业、公用事业)，有多种类型的太阳能逆变器(集中式、组串式、微型)。组串式逆变器以其灵活、易于维护的特点，正在成为主流太阳能逆变器类型。组串式光伏逆变器的单机故障对总发电量影响有限，其余逆变器可继续照常工作。同时，更小的尺寸更易于安装，无需重型机械即可完成安装。随着功率器件的不断迭代，单组逆变器的功率水平/功率密度不断提升，单价和体积越来越小，这推动组串式逆变器成为商用逆变器市场的主流选择。 图 1.组串式逆变器(12×225 kVA) 与集中式逆变器 (1×2.5 MVA) 组串式太阳能逆变器典型框图 组串式逆变器系统的主要组件是光伏电池板串或阵列、DC-DC升压转换器、DC-Link电容器和逆变器(DC-AC 转换器)。DC-DC级实现两个主要功能，将PV 串的输出电压提升至DC-Link工作电压水平，并实施 MPPT(最大功率点跟踪) 功能，使光伏面板在不同环境和太阳辐照度下产生的功率最大化。逆变器在该系统中起着最重要作用，负责将直流电转换为交流电，用于正常的住宅用电或并网。 图 2.组串式大阳能逆变器典型框图 DC-DC 升压级的主流拓扑结构 1100V 是大型住宅、商业和分布式公用事业规模应用中组串式逆变器的常见直流母线电压。然而，使用 1500V 或更高电压可以节省铜线和开关设备的成本，因为当总输出功率保持不变时电流会降低，这也意味着在范围更广的温度和辐照条件下可以捕获更高的能量。 DC-DC升压级的拓扑结构主要有三种，区别主要在于适用功率段不同。飞跨电容升压和对称升压作为三电平拓扑，可以降低施加到开关的电压，最终获得更好的效率和功率密度。其次，可以选择更小、更轻的电感，因为电感上的纹波电流减少。但是，应该注意额外开关器件带来的成本和驱动问题。 3 通道飞跨电容升压 SiC 混合集成功率模块 特性 1000V低V CE(SAT) 快速开关IGBT和1200 V SiC 二极管 具有低热阻基板的模块 提供焊接引脚和压接式引脚选项 内部NTC热敏电阻 优势 易于组装。更高的输出功率 灵活支持不同制造工艺 出色的效率和热损耗。输出功率高于 1200V IGBT 解决方案 应用 1500 V 组串式工商业用光伏逆变器 SiC MOSFET 1200 V, 20mΩ, TO247-4L 特性 最大R DS(ON) =28mΩ (V gs =20V, l d =60A时) 高速开关和低电容 使用开尔文引脚减少回路电感 无铅且符合RoHS标准 应用 DC-DC/DC-AC 大功率转换 DC-AC 逆变器级的主流拓扑结构 逆变器级决定了总效率和输出质量，同样，三电平拓扑结构最有助于为大功率三相逆变器系统带来改进。除了降低开关损耗和半导体要求外，还可以降低 EMI，因为传导 EMI 主要与电流纹波有关。此外，三电平系统可以提供更好的正弦电压波形，这种高质量的输出可以减少电缆的压力和高灵敏度电气设备的风险 图 3.两电平半桥与三电平I-NPC 的比较 两电平系统设计中的 MOSFET 或IGBT 需要承受全总线电压，这将增加大功率大阳能逆变器的成本。此外，高 dV/dt 和 dl/dt 应力会导致不良的总谐波失真(THD) 和输出波形。 单通道I-NPC SiC 混合集成功率模块 特性 1000V低VQE(SAT)用于DC-AC转换的快速开关IGBT和 1200V SiC二极管优化组合 具有低热阻基板的模块 提供焊接引脚和压接式引脚选项 内部 NTC 热敏电阻 优势 易于组装，输出功率更高。灵活支持不同制造工艺 在正常和无功功率条件下具有出色的效率和热损耗 应用 1500 V 组串式工商业用光伏逆变器 2件装半桥全SiC功率集成模块 特性 2×1200V SiC MOSFET, R DS(ON) =10m 2 低热阻 内部 NTC 热敏电阻 优势 在更高的电压下，R DS(ON) 进一步降低 更高的效率或更高的功率密度 提供预涂高可靠性热界面(TIM) 选项 应用 三相太阳能逆变器 储能系统 仿真支持 安森美(onsemi) 应用团队提供即用型 SIMetrix 电路，如升压电路、I-NPC,T-NPCA-NPC,飞跨电容升压，为客户提供运行完整仿真所需的一切，让客户能在订购任何硬件之前获得准确数据。请联系当地的销售代表以获取安森美的支持。 图 4.使用安森美提供的模型运行仿真

安森美 | 高能效、小外形的240W电源适配器参考设计 电源适配器的发展趋势是高频高密度及小型化，为了满足散热的要求，高效率是最重要的指标之一，所以对于数百瓦的电源方案，图腾柱PFC及LLC架构是目前最好的选择。 电源适配器的发展趋势是高频高密度及小型化，为了满足散热的要求，高效率是最重要的指标之一，所以对于数百瓦的电源方案， 图腾柱PFC及LLC架构 是目前最好的选择。 安森美(onsemi) 最新推出的 240 W图腾柱PFC配合最新的电流模式LLC控制器所做的48V5A参考设计 (图1)，在230Vac和48V输出条件下，四点平均能效达到 94.76% ，在230Vac和48V5A时，效率高达 96.5% , 待机功耗在300mW以下，且PCBA尺寸仅89mm x 53mm x 21 mm，功率密度为39.7W/立方英寸，并且采用低成本的双层PCB设计，是下一代PD3.1 EPR多口快充、工业通信电源、电动工具快充等的理想选择方案。 图1：240W图腾柱PFC配合高频LLC控制器的超高密度电源适配器参考设计方案 该方案的PFC使用NCP1680 CRM模式，具有谷底同步频率反走的图腾柱PFC控制器，配合2只65mohm的SJ FET和2只50mohm的drive GaN，组成高效的PFC电路（图2），在90Vac和满载情况下PFC的效率高达97%, 在后级轻载模式下PFC自动进入间歇工作模式以降低开关损耗。 图2：240W图腾柱PFC电路原理图 PWM部分使用安森美的NCP13994高频电流模式LLC 控制器及2只75mohm的drive GaN组成。同步整流控制器使用两只NCP4306独立控制每一路输出，使得layout非常简单合理，输出整流采用120V,4mohm的SJ FET FDMS4D0N12C（图3）。 提高工作频率可缩小电源尺寸，该LLC设计的谐振频率在200KHz左右，在PFC输出为390V、输出满载的情况下，LLC实际工作频率达~175 KHz。为了提高LLC轻载的效率，LLC被设计在标准skip模式下工作，并且skip in和skip out的负载点可以通过两个外部电阻任意设定。LLC的brown out功能是通过PFC OK端子产生的对应于PFC输出的电流源产生的电压，再通过VBULK脚的外部分压电阻来任意设定，由于PFCOK的最高输出电压只有5V，所以这个外部的分压电阻产生的损耗可以或略不计。 PFC和LLC的启动电压都是通过LLC的高压恒流源来提供，由于PFC的启动电压低（10V左右），所以当LLC的高压恒流源给VCC电容充电到PFC的Vcc_on电压后PFC开始工作，PFC的输出电压开始上升，同时LLC的高压恒流源继续给Vcc电容充电, 在到达LLC的Vcc_on电压以前PFC的输出电压达到正常值，PFCOK信号正常，VBULK电压达到1V门限电压以上，这时VCC电压升到Vcc_on的开启电压后LLC开始工作， 整个启动工作完成进入正常操作状态。 变压器初次级各有一个独立的绕组经全波整流后给初级及次级供电。由于次级同步整流IC的VCC电压及参考基准NCP431的电压限制，为了降低不必要的损耗加上了次级的辅助供电绕组。 图3：LLC部分DC-DC原理图 能效测试 该方案在全电压范围段的输入功率小于300mW, 待机功耗，48V下PF曲线及满载能效曲线如下图4。PFC的输入电压电流波形及LLC的轻载SKIP波形如图5和图6。 图4：待机功耗和能效曲线 图5：TPPFC的操作波形 图6：LLC的SKIP波形 安全保护功能 该高频高密度电源方案集成丰富的安全和保护功能，包括：过压保护(OVP)、过流保护(OCP)、短路保护(SCP)、过温保护、开环保护、X2电容放电等。 OVP和OTP保护可以通过LLC fault脚外部的稳压管及NTC来设定。OCP及SCP可以通过LLC的CS脚的电流取样电路来设定，开环保护通过FB的最大电压检测来实现。 热性能测试 由于非常高的效率，该方案在没有加任何导热材料及主动散热的情况下，靠自然散热得到下列的热成像图（图7），该热成像图是在满载工作30分钟后测得。 图7：240W超高密度电源适配器参考设计热成像

安森美的逻辑或门MC100EP01是4输入或门，每个输入是单端的ECL电平，如果前端驱动信号为差分LVPECL电平信号的话，该如何连接呢？实际应用的时候，直接将前端LVPECL的正端连接到或门的输入端口，当然传输线也做了匹配。大部分情况下使用是没有问题，但是在某些特殊情况（即信号频率特高，但是也不会超过1.5GHz）下回产生振荡（ringing）。单端走线长度大概在110mm左右，这个长度的单端走线太长也是问题。 信号正常的时候，如下图所示 信号不正常的时候，如下图所示： 电路原理图的连接方式，如下图所示：

　　安森美半导体日前宣布推出业界首款带集成电流保护和高速静电放电(ESD)保护的过压保护(OVP)器件——NCP362，用于便携、电信、消费和计算系统中的USB 2.0应用。 　　这集成器件加强USB端口的安全性，简化便携电子产品的设计，不需要使用独立的OVP、过流保护(OCP)及瞬态电压抑制器(TVS)等元件; NCP362未面市前，设计人员仍需要采用这些元件来保护易受影响的便携设备，使其免受源于USB主设备(host)、墙式适配器、人体及不恰当的修配用零件市场的交流-直流(AC-DC)适配器的电气浪涌损伤及放电脉冲影响。 　　特性及优势 　　新的NCP362置于USB或底部连接器后面，由于具备能够处理500毫安(mA)电流的集成功率MOSFET，为下行USB端口提供+20伏特(V)的前端保护。 　　由于USB线缆中存在串行电感，长的USB线缆中可能产生振铃(ringing)，所以NCP362的设计，可在电压瞬态超过内部设定为5.675 V的内部过压阈值(OVLO)时，使VBUS线路开路。如果特定应用需要不同阈值，还能采用金属调整(metal tweak)来改变这阈值。此外，NCP362还提供OCP，如果下行VBUS的负载超过750 mA，内部MOSFET就会开路，且支持USB端口  500 mA的持续电流。这电流钳位值也能调节至较低的值，配合100 mA单端口或双端口。 　　NCP362的OVP和OCP速度都非常快，响应时间短于100纳秒(ns)，为下行收发器、电池充电器件或要充电的锂离子电池提供高效的保护水平。此外，NCP362提供系统级IEC 61000-4-2   ±15千伏(kV) ESD保护。这器件集成高速ESD二极管用于数据线路(D+和D-)保护，和TVS用于USB端口的VBUS引脚保护。由于集成的ESD二极管的电容极低，仅为0.5皮法(pF)，因而NCP362符合USB 2.0协定。NCP362x包含不同的器件型号，但都采用相同封装，根据所选择的具体器件型号的不同(参见产品数据表中的订购表)，封装中都集成了VBUS TVS或D+/D- (或集成两者)。 　　NCP362是安森美半导体针对便携应用四个常见主要子系统产品阵容新增的主角。这器件尤其解决互连子系统具挑战的要求。除了互连子系统 ，安森美半导体还提供用于便携设备中的显示和照明、电源管理和音/视频三个主要子系统的方案。 　　封装和价格 　　NCP362xMTBG采用2 mm x 2.5 mm x 0.55 mm DFN、无铅、符合RoHS指令的封装，每3,000片批量的预算单价为0.42美元。