必易微高性能连续导通模式PFC控制器KPE2851X/KPE2852

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。

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。

图 2 KPE2851X/KPE2852 芯片引脚图

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

图 9 KPE2581X 与竞品对比 THD

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。

表 2 KPE2851X 芯片保护功能列表

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。