雙相交錯(cuò)并聯(lián)Boost PFC憑借其輸入電流紋波小，EMI設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，器件應(yīng)力小等優(yōu)點(diǎn)，成為大功率電源應(yīng)用的首選。但是目前市場(chǎng)上現(xiàn)有的雙相交錯(cuò)PFC控制器都為模擬控制，控制不靈活，外圍電路復(fù)雜且價(jià)格昂貴，越來(lái)越難以滿足市場(chǎng)上不同客戶的應(yīng)用需求。為了解決這個(gè)問(wèn)題，慧能泰半導(dǎo)體推出國(guó)內(nèi)首款集成驅(qū)動(dòng)的數(shù)模混合CCM雙相交錯(cuò)PFC控制器——HP1013A。它在PF值、THD、效率、動(dòng)態(tài)響應(yīng)等核心指標(biāo)上均達(dá)到業(yè)內(nèi)領(lǐng)先水平，同時(shí)提供豐富的系統(tǒng)級(jí)功能。

更值得關(guān)注的是，HP1013A內(nèi)置驅(qū)動(dòng)具備直驅(qū)SiC MOSFET的能力。近年來(lái)，SiC技術(shù)日趨成熟，價(jià)格逐年走低，性價(jià)比優(yōu)勢(shì)凸顯。SiC MOSFET開(kāi)關(guān)速度快、開(kāi)關(guān)損耗低、高溫導(dǎo)通阻抗穩(wěn)定等特點(diǎn)，與HP1013A的交錯(cuò)PFC方案相結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)效率與功率密度的雙重躍升，為大功率電源設(shè)計(jì)提供極具競(jìng)爭(zhēng)力的完整解決方案。

圖一：HP1013A引腳定義和封裝圖

HP1013A芯片特性

靈活的PWM控制

– PWM 頻率范圍為 20 kHz 至 200 kHz

– 抖頻功能可改善 EMI

– 兩相交錯(cuò)可有效減小電流紋波

– 內(nèi)部集成驅(qū)動(dòng)

高性能控制環(huán)路

– 25 MHz ADC用于線路電壓、輸出電壓和電流檢測(cè)

– 動(dòng)態(tài)性能優(yōu)越

– 支持高壓直流輸入

多模式工作

– 重負(fù)載條件下的連續(xù)導(dǎo)通模式 (CCM)

– 輕負(fù)載條件下的斷續(xù)導(dǎo)通模式 (DCM)

– 零負(fù)載條件下的打嗝模式（burst）

– 高低壓可分別配置模式參數(shù)

故障保護(hù)

– 輸入過(guò)壓和欠壓保護(hù)

– 輸出過(guò)壓和欠壓保護(hù)

– 輸出采樣短路保護(hù)

– 電流CBC保護(hù)

– 過(guò)功率保護(hù)

– 外部NTC過(guò)溫保護(hù)功能

– 輸出Second OVP過(guò)壓保護(hù)

系統(tǒng)功能

– 輸出電壓參考值跟隨功率變化

– Relay的節(jié)電模式降低待機(jī)功耗

– Relay延時(shí)補(bǔ)償功能減小沖擊電流

– 功率計(jì)量功能

– 支持I2C & UART通信功能

– PFC OK指示功能

– X電容補(bǔ)償功能以提升PF值

?40℃到+125℃的環(huán)境工作溫度

HP1013A的典型應(yīng)用

HP1013A采用SSOP-24L封裝，內(nèi)部集成驅(qū)動(dòng)，外圍電路精簡(jiǎn)，整體方案緊湊，占用PCB面積小，節(jié)省電路板空間，有效降低BOM成本。

圖二：HP1013A典型應(yīng)用電路圖

HP1013A系統(tǒng)方案的優(yōu)勢(shì)

HP1013A相對(duì)于同類(lèi)友商產(chǎn)品，具有更高的集成度、更好的靈活度、更豐富靈活的保護(hù)配置并支持多種外部通訊接口。相關(guān)對(duì)比信息如下表所示。

效率指標(biāo)

采用HP1013A的1000W交錯(cuò)PFC參考設(shè)計(jì)，高壓滿載效率98.16%，低壓滿載效率96.4%。

圖三：1 kW交錯(cuò)PFC評(píng)估板效率曲線

PF值&THD指標(biāo)

采用HP1013A的1 kW交錯(cuò)PFC參考設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)良好的PF值&THD指標(biāo)，高低壓下滿載THD低于1.5%。

圖四：1 kW 交錯(cuò)PFC評(píng)估板PF值&THD指標(biāo)

穩(wěn)態(tài)工作波形

高低壓輸入滿載下，系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)波形，可以很好地實(shí)現(xiàn)兩相均流。

圖五：1 kW交錯(cuò)PFC評(píng)估板滿載穩(wěn)態(tài)波形

負(fù)載動(dòng)態(tài)

基于1000W交錯(cuò)PFC評(píng)估版測(cè)試，高壓額定滿載1000W，低壓額定滿載600W。負(fù)載空載切滿載測(cè)試，輸出電壓跌落小于35V。

圖六：1 kW交錯(cuò)PFC評(píng)估板動(dòng)態(tài)指標(biāo)

Phase Shedding

Phase Shedding功能，輕載時(shí)保持單相運(yùn)行，可以進(jìn)一步提升輕載時(shí)的效率以及PF值&THD指標(biāo)。

圖七：HP1013A Phase Shedding功能

HP1013A系統(tǒng)功能

PFC輸出電壓跟隨功率變化的功能，配合后級(jí)DCDC變換器，可以幫助客戶實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)最優(yōu)效率。

圖八：HP1013A輸出電壓跟隨功率變化的功能

輕載條件下，Relay的節(jié)電模式，可以關(guān)閉Relay的驅(qū)動(dòng)，減少Relay的驅(qū)動(dòng)功耗。以評(píng)估板實(shí)際使用的繼電器為例，可以降低約400 mW的功耗，更適用于對(duì)待機(jī)功耗有嚴(yán)格要求的場(chǎng)合。

圖九：Relay的節(jié)電模式

Relay的延時(shí)補(bǔ)償功能，可以減小Relay閉合時(shí)的沖擊電流。

圖十：Relay的延時(shí)補(bǔ)償功能

PFC OK指示功能，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)后級(jí)DCDC變換器的控制。

圖十一：PFC OK指示功能

HP1013A可以通過(guò)I2C或則UART通信將輸入電壓，輸入電流，輸入功率以及系統(tǒng)工作狀態(tài)上報(bào)給系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)工作狀態(tài)的監(jiān)控。以下是HP1013A功率匯報(bào)的測(cè)試結(jié)果：

圖十二：功率計(jì)量功能

HP1013A 1 kW評(píng)估板

慧能泰同步推出了HP1013A 1 kW的評(píng)估板。該評(píng)估板基本參數(shù)如下：

輸入電壓范圍：90 VAC~ 264 VAC

輸出電壓: 400 VDC

輸出功率：1 kW

圖十三：采用HP1013A的1 kW評(píng)估板

關(guān)于慧能泰半導(dǎo)體

深圳慧能泰半導(dǎo)體科技有限公司是一家專(zhuān)注于智慧能源控制技術(shù)的公司，主要面向智能快充和數(shù)字能源領(lǐng)域，提供高性能數(shù)模混合芯片產(chǎn)品。公司總部設(shè)立在深圳國(guó)際創(chuàng)新谷，同時(shí)在上海、浙江杭州、美國(guó)加州設(shè)有研發(fā)中心?；勰芴┑暮诵难邪l(fā)團(tuán)隊(duì)來(lái)自國(guó)內(nèi)外頂尖半導(dǎo)體公司，擁有強(qiáng)大的研發(fā)創(chuàng)新能力。公司現(xiàn)已獲多項(xiàng)授權(quán)專(zhuān)利，擁有獨(dú)立自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，并于2020年被評(píng)為“高新技術(shù)企業(yè)”，2023年獲評(píng)國(guó)家級(jí)專(zhuān)精特新“小巨人”企業(yè)。

目前，慧能泰已完成了圍繞USB Type-C生態(tài)鏈的整體產(chǎn)品布局，開(kāi)發(fā)并量產(chǎn)了多款產(chǎn)品：供電端的多系列PD Source協(xié)議芯片，受電端的高性能PD Sink(PD 誘騙芯片)、Type-C端口控制器（CC Logic），線纜端的USB eMarker（電子標(biāo)簽芯片）。成立以來(lái)，慧能泰連續(xù)推出多款業(yè)界領(lǐng)先的產(chǎn)品并廣受市場(chǎng)歡迎。公司芯片出貨量逾10億顆，標(biāo)桿性客戶有聯(lián)想、小米、三星、HP、貝爾金和努比亞等。同時(shí)，慧能泰也致力于提高能源利用效率、研究能源控制技術(shù)，借助自身的技術(shù)研發(fā)優(yōu)勢(shì)，面向ICT（通信服務(wù)器）、數(shù)據(jù)中心、光伏逆變器、儲(chǔ)能等工業(yè)應(yīng)用，研發(fā)數(shù)字電源控制芯片、高壓驅(qū)動(dòng)芯片、電源轉(zhuǎn)換芯片和模塊等產(chǎn)品。

慧能泰半導(dǎo)體肩負(fù)著“芯智慧 芯能源，共建綠色未來(lái)”的使命，立志成為業(yè)界領(lǐng)先的智慧能源控制技術(shù)供應(yīng)商。