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慧能泰HP1011+HP3000 的组合帮助客户轻松地设计出高性能开关电源产品

慧能泰半导体 来源:慧能泰半导体 2023-11-16 09:10 次阅读

随着 PFC 技术的发展,不断有新型 PFC 拓扑结构提出,如单相 PFC、交错并联 PFC、传统无桥PFC、图腾柱无桥 PFC 等。交错 Boost PFC 系统不仅具有并联系统的所有优点,还能减少输入电流纹波,降低开关管的电流应力。在中大功率场所通常采用工作于电感电流连续导电模式(Continue Conduction Mode,CCM)的交错并联Boost PFC 变换器。

对于中大功率的 PFC 应用场合,慧能泰HP1011+HP3000 的组合提供了绝佳的 300 W ~ 3 kW 大功率,高性能、低系统成本的 PFC 解决方案,有利于高功率密度,扁平化的设计,帮助客户轻松地设计出高性能,高可靠性的开关电源产品

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图一 HP1011 引脚定义+封装图

HP1011 是慧能泰首颗双相交错 CCM 模式 PFC 的数字控制器,采用平均电流控制,其数字架构基于高速数字状态机架构,并集成了高性能模拟前端以及高速比较器,确保了 PFC 的高性能实时控制。HP1011 可在连续导通模式(CCM)、不连续导通模式(DCM)以及突发模式(Burst Mode)智能切换,具有良好的轻载效率;HP1011 芯片本身功耗低至 30 mW。在睡眠模式下,芯片的供电电流将降低至 1 mA。HP1011 支持自动通道管理功能,在设定的较低功率条件下平滑加载和减载,改善 PFC 转换器负载瞬态响应并进一步提升中低负载下的效率。HP1011 支持两相间电感电流动态均衡,两相间电感电流有效值偏差小于5%。

HP1011还集成了完善的可编程保护功能,包括:逐周期电流限制保护、浪涌过电压保护、输入电压过压/欠压保护、输出电压过压/欠压保护、输出反馈电压开路保护等,保护功能参数与使能均可独立配置。HP1011 仅需通过图形用户界面(GUI)软件即可对芯片功能进行设定以满足新方案的需求,极大的便利了终端产品设计,缩短客户 Go-to-Market 时间。

作为国内首家数字 CCM 双相交错 PFC 芯片方案,灵活的设计特点,使其可广泛应用于空调和白色家电、高性能计算机、5G/ 电信电源工业电源、超高密度(UHD) 电源、带有 IGBT 的 PFC 电源等系统。

芯片特性

/ NEWS TODAY

•高灵活度数字 PWM, 支持 20 kHz – 200 kHz 工作频率

•高性能模拟前端

•高性能数字控制环路

•增强的动态环路响应

•CCM、DCM 以及 Burst 多模式工作

•两相间电感电流动态均流

•逐周期(CBC)电流峰值限制

•可编程单切相运行(Phase Shedding)

•支持高压直流输入

RMS 功率计量

•智能继电器控制,浪涌电流控制

•X电容器放电控制

•丰富完备的可编程保护功能

•低功耗, 在睡眠模式(Sleep Mode)下芯片供电电流低至 1mA

I2CUART 接口通过易于使用的图形用户界面(GUI) 进行编程

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图二HP1011 典型应用电路图

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图三HP1011 图形用户界面(GUI)

亮点一:电路精简,高效集成

HP1011 采用 4 mm x 4 mm QFN-24L 封装,集成高速ADC高精度比较器等高性能模拟前端,与 HP3000 搭配形成系统解决方案。同时也集成了浪涌电路控制、功率计量、通讯接口等电路,外围电路精简,整体方案紧凑,占用 PCB 面积小,节省电路板空间,有效降低BOM 成本。

亮点二: 模式切换与切相功能(PhaseShedding)

HP1011 支持 CCM、DCM 以及 Burst 模式无缝切换,同时可配置开关频率展频优化 EMI 性能。另外,可编程切相运行功能可使系统在设定功率下可自动关闭任一通道,提升轻载效率。

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图四 1000 W 双相交错 PFC 评估板效率曲线

亮点三:相电流动态均流

HP1011 支持相电流动态均流功能。通过 GUI 软件可配置使能两通道间电感电流动态均流,双相间电感电流平均电流有效值偏差小于 5%。

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图五启用相电流动态均流,在双相参数较大差异下依然可以实现均流

PF 以及 THD 测试

下图分别展示了 100 VAC、230 VAC 输入、全负载范围条件下,HP1011 的 PF、THD 测试结果。

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图六1000W 评估板的 PF 曲线

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图七1000W 评估板的 THD 曲线

HP1011 与友商同类产品的性能对比

HP1011 相对于同类友商产品,具有更高的集成度、更好的灵活度、更丰富灵活的保护配置并支持多种外部通讯接口。相关对比信息如下表所示。

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慧能泰同步推出了 HP1011 1000W 的评估板。该评估板基本参数如下:

•输入电压范围:90 VAC ~ 265 VAC

•输出电压:400 VDC

•输出功率:1000 W

•典型效率:98.5%

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图八 采用 HP1011 的 1000W 评估板

HP3000 是慧能泰 HySwitch 产品系列下的一款双通道低侧驱动器,与 HP1011 搭配可形成系统级双相交错PFC 的解决方案。

体积小,强耐压:HP3000 采用封装 SOIC-8L 以及2 mm x 2 mm DFN-8L 极小封装,客户可以针对不同的应用场景挑选对应的封装直接替换。

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图九 HP3000 引脚定义+封装图

HP3000 拥有业界领先的耐压能力:35V的VDD供电引脚耐压,-12 V输入引脚耐负压。驱动上拉/下拉电流,开关延时,开关延时匹配等关键电气参数均优于同类产品。

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完备的可靠性认证

HP3000 凭借其优异的性能和高可靠性,通过了完整的JEDEC 可靠性标准测试,具有完备的可靠性。

审核编辑:彭菁

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