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慧能泰HP1011+HP3000 的組合幫助客戶輕松地設計出高性能開關電源產品

慧能泰半導體 ? 來源:慧能泰半導體 ? 2023-11-16 09:10 ? 次閱讀

隨著 PFC 技術的發展,不斷有新型 PFC 拓撲結構提出,如單相 PFC、交錯并聯 PFC、傳統無橋PFC、圖騰柱無橋 PFC 等。交錯 Boost PFC 系統不僅具有并聯系統的所有優點,還能減少輸入電流紋波,降低開關管的電流應力。在中大功率場所通常采用工作于電感電流連續導電模式(Continue Conduction Mode,CCM)的交錯并聯Boost PFC 變換器。

對于中大功率的 PFC 應用場合,慧能泰HP1011+HP3000 的組合提供了絕佳的 300 W ~ 3 kW 大功率,高性能、低系統成本的 PFC 解決方案,有利于高功率密度,扁平化的設計,幫助客戶輕松地設計出高性能,高可靠性的開關電源產品。

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圖一 HP1011 引腳定義+封裝圖

HP1011 是慧能泰首顆雙相交錯 CCM 模式 PFC 的數字控制器,采用平均電流控制,其數字架構基于高速數字狀態機架構,并集成了高性能模擬前端以及高速比較器,確保了 PFC 的高性能實時控制。HP1011 可在連續導通模式(CCM)、不連續導通模式(DCM)以及突發模式(Burst Mode)智能切換,具有良好的輕載效率;HP1011 芯片本身功耗低至 30 mW。在睡眠模式下,芯片的供電電流將降低至 1 mA。HP1011 支持自動通道管理功能,在設定的較低功率條件下平滑加載和減載,改善 PFC 轉換器負載瞬態響應并進一步提升中低負載下的效率。HP1011 支持兩相間電感電流動態均衡,兩相間電感電流有效值偏差小于5%。

HP1011還集成了完善的可編程保護功能,包括:逐周期電流限制保護、浪涌過電壓保護、輸入電壓過壓/欠壓保護、輸出電壓過壓/欠壓保護、輸出反饋電壓開路保護等,保護功能參數與使能均可獨立配置。HP1011 僅需通過圖形用戶界面(GUI)軟件即可對芯片功能進行設定以滿足新方案的需求,極大的便利了終端產品設計,縮短客戶 Go-to-Market 時間。

作為國內首家數字 CCM 雙相交錯 PFC 芯片方案,靈活的設計特點,使其可廣泛應用于空調和白色家電、高性能計算機、5G/ 電信電源、工業電源、超高密度(UHD) 電源、帶有 IGBT 的 PFC 電源等系統。

芯片特性

/ NEWS TODAY

?高靈活度數字 PWM, 支持 20 kHz – 200 kHz 工作頻率

?高性能模擬前端

?高性能數字控制環路

?增強的動態環路響應

?CCM、DCM 以及 Burst 多模式工作

?兩相間電感電流動態均流

?逐周期(CBC)電流峰值限制

?可編程單切相運行(Phase Shedding)

?支持高壓直流輸入

?RMS 功率計量

?智能繼電器控制,浪涌電流控制

?X電容器放電控制

?豐富完備的可編程保護功能

?低功耗, 在睡眠模式(Sleep Mode)下芯片供電電流低至 1mA

?I2CUART 接口通過易于使用的圖形用戶界面(GUI) 進行編程

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圖二HP1011 典型應用電路圖

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圖三HP1011 圖形用戶界面(GUI)

亮點一:電路精簡,高效集成

HP1011 采用 4 mm x 4 mm QFN-24L 封裝,集成高速ADC、高精度比較器等高性能模擬前端,與 HP3000 搭配形成系統解決方案。同時也集成了浪涌電路控制、功率計量、通訊接口等電路,外圍電路精簡,整體方案緊湊,占用 PCB 面積小,節省電路板空間,有效降低BOM 成本。

亮點二: 模式切換與切相功能(PhaseShedding)

HP1011 支持 CCM、DCM 以及 Burst 模式無縫切換,同時可配置開關頻率展頻優化 EMI 性能。另外,可編程切相運行功能可使系統在設定功率下可自動關閉任一通道,提升輕載效率。

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圖四 1000 W 雙相交錯 PFC 評估板效率曲線

亮點三:相電流動態均流

HP1011 支持相電流動態均流功能。通過 GUI 軟件可配置使能兩通道間電感電流動態均流,雙相間電感電流平均電流有效值偏差小于 5%。

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圖五啟用相電流動態均流,在雙相參數較大差異下依然可以實現均流

PF 以及 THD 測試

下圖分別展示了 100 VAC、230 VAC 輸入、全負載范圍條件下,HP1011 的 PF、THD 測試結果。

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圖六1000W 評估板的 PF 曲線

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圖七1000W 評估板的 THD 曲線

HP1011 與友商同類產品的性能對比

HP1011 相對于同類友商產品,具有更高的集成度、更好的靈活度、更豐富靈活的保護配置并支持多種外部通訊接口。相關對比信息如下表所示。

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慧能泰同步推出了 HP1011 1000W 的評估板。該評估板基本參數如下:

?輸入電壓范圍:90 VAC ~ 265 VAC

?輸出電壓:400 VDC

?輸出功率:1000 W

?典型效率:98.5%

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圖八 采用 HP1011 的 1000W 評估板

HP3000 是慧能泰 HySwitch 產品系列下的一款雙通道低側驅動器,與 HP1011 搭配可形成系統級雙相交錯PFC 的解決方案。

體積小,強耐壓:HP3000 采用封裝 SOIC-8L 以及2 mm x 2 mm DFN-8L 極小封裝,客戶可以針對不同的應用場景挑選對應的封裝直接替換。

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圖九 HP3000 引腳定義+封裝圖

HP3000 擁有業界領先的耐壓能力:35V的VDD供電引腳耐壓,-12 V輸入引腳耐負壓。驅動上拉/下拉電流,開關延時,開關延時匹配等關鍵電氣參數均優于同類產品。

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完備的可靠性認證

HP3000 憑借其優異的性能和高可靠性,通過了完整的JEDEC 可靠性標準測試,具有完備的可靠性。

審核編輯:彭菁

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