如今，電源設計人員面臨著(zhù)諸多挑戰，既要達到更高的能效目標，又要滿(mǎn)足加快產(chǎn)品上市的要求。就實(shí)現更高能效目標而言，電源設計不僅要顧及滿(mǎn)載能效，而且需要評估10%、20%、50%及75%負載等條件下的能效。電源設計人員還要面對其它不少挑戰如新電源可能更易于滋生可聽(tīng)噪聲、須增強可靠性及安全性及加快上市進(jìn)程并縮短安全認證時(shí)間等。

應對高能效挑戰的安森美半導體創(chuàng )新PFC方案
安森美半導體身為全球領(lǐng)先的高性能、高能效硅方案供應商，持續開(kāi)發(fā)創(chuàng )新技術(shù)及產(chǎn)品，為市場(chǎng)提供豐富的電源半導體方案，其中就包括強大的PFC產(chǎn)品陣容及后續產(chǎn)品(圖1)，使電源設計人員能夠不斷地開(kāi)發(fā)高能效的電源方案。其中，安森美半導體最新推出的NCP1611 PFC控制器采用創(chuàng )新的電流控制頻率反走(Current Controlled Frequency Foldback，CCFF)方法驅動(dòng)PFC升壓級，功率因數接近1，高驅動(dòng)能力為-500 mA / +800 mA，Vcc范圍從9.5 V到35 V，具有非閉鎖和過(guò)壓保護、電壓檢測、軟起動(dòng)和過(guò)流限制等功能。

圖1：安森美半導體的PFC產(chǎn)品陣容。
NCP1611有源功率因數校正(PFC)控制器適用于A(yíng)C-DC適配器、平板電視及照明鎮流器及其它中功率離線(xiàn)應用的升壓預轉換器。該控制器采用正待批專(zhuān)利的CCFF架構。在這種模式下，當電感電流超過(guò)可編程值時(shí)，電路運行在CrM模式下。當電流低于這個(gè)預設水平，電流為零(null)時(shí)，NCP1611可線(xiàn)性降低頻率至大約20 kHz。CCFF可最大限度提高額定負載和輕負載效率。特別是，可將待機損耗減少到最低限度。該控制器具有一系列強大的保護功能，可妥善處理各種電源工作和故障條件。NCP1611拓展了傳統CrM PFC控制器的優(yōu)勢。圖2是NCP1611典型應用電路圖。

圖2：NCP1611典型應用電路圖。
作為增強型PFC控制器，NCP1611采用電流控制頻率反走CrM模式及跳周期模式，可優(yōu)化整個(gè)負載范圍內的效率，實(shí)現更好的輕負載效率，以及非常強大的安全特性。
NCP1611獨特的關(guān)鍵特性包括：動(dòng)態(tài)響應增強器用于提供快速的線(xiàn)路/負載瞬態(tài)響應；寬Vcc范圍最高達35 V，帶門(mén)電壓鉗位功能；啟動(dòng)電流典型值為20 µA，最高50 µA(A版本Vcc啟動(dòng)電壓10.5 V；B版本為17 V)；線(xiàn)路范圍檢測功能調節及優(yōu)化環(huán)路增益；A版本提供軟啟動(dòng)功能，B版本能使用較小Vcc電容，易于啟動(dòng)；谷底導通功能利于提供最佳能效及產(chǎn)生極低電磁干擾(EMI)。
在安全性方面，NCP1611具有Vcc欠壓鎖定(UVLO)及線(xiàn)路輸入欠壓(BO)保護；在電感飽和或旁路二極管短路條件下提供過(guò)流保護(OCP)；輸出過(guò)壓保護(軟OVP及快速OVP)及欠壓保護(UVP)；反饋開(kāi)路關(guān)閉及接地開(kāi)路故障監控；以及過(guò)熱關(guān)閉。圖3所示是NCP1611的穩壓工作情況。

圖3：NCP1611的穩壓工作。
此外，NCP1611還有其它特性，如快速負載瞬態(tài)特性、最大Vcc為35 V的內部14 V門(mén)電壓鉗位、順利啟動(dòng)運行軟啟動(dòng)（A版）、強大的開(kāi)路和引腳短路保護、熱關(guān)斷等。NCP1611還可以實(shí)現穩壓工作，輕易解決開(kāi)路及短路引腳故障，提升安全性；即使是在接地引腳開(kāi)路的條件下該元件也可受到保護。
由于具備了上述優(yōu)異的特性，NCP1611的市場(chǎng)及應用主要涵蓋大型平板電視、電腦電源、高功率適配器、LED照明和鎮流器，以及功率大于300 W的PFC應用。

CCFF架構詳解及與CrM架構比較
如圖3所示，安森美半導體開(kāi)發(fā)的CCFF架構的定時(shí)器僅控制死區時(shí)間，利用定時(shí)器對應電流電平調節死區時(shí)間，反走頻率限制為>20 kHz，具有市場(chǎng)上領(lǐng)先的性能。

圖3：電流控制頻率反走(CCFF)架構。
具體講，CCFF架構具有固定導通時(shí)間控制和頻率反走特性。在大電流時(shí)，電路以臨界導電模式工作。小電流時(shí)(重負載時(shí)接近線(xiàn)路過(guò)零點(diǎn)，輕載時(shí)位于全部正弦方波)，因此，磁芯復位后下一個(gè)周期并不會(huì )立即啟動(dòng)；相反，定時(shí)器開(kāi)始調節死區時(shí)間；電流越小，定時(shí)器持續時(shí)間(死區時(shí)間)越長(cháng)；定時(shí)器持續時(shí)間取決于大��；定時(shí)器僅控制死區時(shí)間(不控制開(kāi)關(guān)周期/關(guān)閉時(shí)間)。由于死區時(shí)間不受電流周期時(shí)長(cháng)變化的影響，因此可以毫不猶豫地進(jìn)行谷底導通。

圖4：演示板能效比較(紅色：帶跳周期模式的CCFF；綠色：關(guān)閉跳周期功能的CCFF；紫色：CrM)
采用CCFF控制架構，最大的好處莫過(guò)于提升能效。采用傳統CrM(臨界導電模式)/BCM(邊界線(xiàn)導電模式)，在負載降低時(shí)，開(kāi)關(guān)頻率上升；負載極低時(shí)，控制器可能進(jìn)入“跳周期模式”，滋生可聽(tīng)噪聲。而采用CCFF控制架構，可以在負載降低時(shí)降低開(kāi)關(guān)頻率，減小功率損耗；在輕載時(shí)，控制器可以鉗位高于可聽(tīng)噪聲頻段的較低頻率；負載極低時(shí)，則采用跳周期模式工作(可以輕易關(guān)閉)。因此，這種谷底導通可進(jìn)一步提升能效，減小電磁干擾。圖4比較了基于NCP1611CCFF PFC及傳統CrM PFC在不同負載條件下的能效。由圖中可見(jiàn)，在10%輕載條件下，基于帶跳周期模式的NCP1611的演示板的能效高達近97%(關(guān)閉跳周期模式下也達近96%)，而基于傳統CrM架構的演示板能效僅為近87%，相關(guān)近10%�？梢�(jiàn)NCP1611在提升電源輕載能效方面表現尤為優(yōu)異。

小結：
NCP1611 PFC控制器采用新穎及正待批專(zhuān)利的控制技術(shù)——電流控制頻率反走，以臨界導電模式/不連續導電模式(DCM)工作，并帶有谷底開(kāi)關(guān)，可在寬工作電源范圍下提供極佳能效，在寬負載范圍下可提供高功率因數及良好的總諧波失真(THD)性能。這種新穎的PFC控制器與傳統CrM PFC控制器相比，具有更高的故障處理能力、更佳的瞬態(tài)響應，可靈活支持不同偏置情形。值得一提的是，NCP1611 PFC控制器專(zhuān)門(mén)進(jìn)行了優(yōu)化，尤其適合平板電視、電源適配器、高能效計算機電源及LED驅動(dòng)器電源等應用。