隨著人們節能環保意識的不斷增強,電腦、照明、消費電子、電源適配器和家電等領域出現了越來越多更嚴苛效能法規的限制。以在全球擁有廣泛影響力的美國“能源之星”為例,新的1.0版固態照明(SSL)規範已從2008年10月1日開始實施,2.0版適配器/外部電源規範和3.0版電視規範也在同年11月1日開始實施,而2.0版的機上盒(STB)規範也於2009年1月1日生效。 這些效能規範在工作效能、待機功耗及功率因數方面提出了比之前版本更高的要求。如2.0版適配器規範的工作效能(以大於49 W輸出功率為例),要求不低於87%,而之前的1.1版要求不低於84%。另外,3.0版電視機規範的待機功耗要求不超過1 W,後續規範則可能進一步降低不超過0.3 W甚至是0.1 W。
這些愈趨嚴格的效能規範為電源設計人員帶來了更棘手的節能挑戰。安森美半導體身為全球領先的高性能、高效能矽方案供應商,在以高效節能技術應對更嚴格電源效能規範方面擁有獨特的優勢,提供高效能的整體電源方案,可幫助設計人員同時實現降低電源待機功耗、提升工作效能及應用功率因數修正(PFC)。 最佳化PFC控制模式,結合PFC與主轉換器 包括電腦電源、外部適配器在內的許多應用的效能規範都包含功率因數要求,如功率大於75 W的個人電腦、電視和顯示器強制要求應用PFC。安森美半導體整體方案的一個重要組成部分就在功率因數修正方面,致力於將PFC與主轉換器結合,並最佳化指定應用和功率電平的PFC控制模式。 而根據電流特性的不同,常見的PFC工作模式有非連續導電模式(DCM)、臨界導電模式(CrM)、連續導電模式(CCM)以及頻率鉗位元臨界導電模式(FCCrM)等,其特徵也各不相同。 安森美半導體提供豐富的PFC控制器選擇,如NCP1601/5/6/7/8、NCP1631、NCP1650/1/2/3/4等,涵蓋上述不同工作模式,使用於不同功率的應用獲得最佳化。如NCP1606/7/8採用CrM工作模式,適合於功率通常低於300 W的中等功率應用,如電子鎮流器、液晶電視、等離子電視、桌上型電腦和交流適配器等。最新推出的NCP1654均在CCM模式之下運作,適用於功率大於200W以上的場合。NCP1654的前身NCP1653推出幾年來已經獲得極大的成功,廣泛應用於桌上型電腦,開放式電源等領域。特別是在液晶電視和等離子電視中更是佔據了絕大多數的市場佔有率。 與此同時,安森美半導體還開發了較新的PFC架構,如將PFC段與脈衝寬調變(PWM)主轉換器段結合在一起,推出單段式的PFC控制器。實際上,NCP1651及NCP1652就是這種架構的典型產品。這種單段式PFC減少控制IC、電感和MOSFET的使用數量,幫助提升效能及顯著降低成本。NCP1652單級PFC採用反激式拓撲結構,既可以在CCM下工作,也可以在DCM下工作,結構簡單且成本優勢明顯,特別適合於25 W至150 W功率範圍的應用,包括大電流電池充電器、分散式電源系統前端和大功率固態照明(SSL) 等。採用CCM工作模式時,NCP1652幫助提供極佳的功率因數,同時限制峰值初級電流。 安森美半導體還積極開發交錯式PFC等新穎的PFC控制技術及FCCrM工作模式的單晶片交錯式PFC控制器——NCP1631。這種交錯式PFC更易於設計,便於採用模組化的方案,並簡化電磁干擾(EMI)濾波,特別是採用兩個較小PFC 的設計能夠支持厚度低至10 mm的超薄型液晶電視設計,在完整功率範圍下提供極佳效能。 採用更好的元件及拓撲結構,提升電源工作效能 除了PFC方面的努力,安森美半導體還在開關控制器方面採用頻率反走、同步整流,以及軟開關(包括准諧振、完全諧振、有源鉗位(反激或正激))等拓撲結構,同時採用好的場效應管(FET)和二極體,以提升電源方案工作效率。 其中,就交流-直流(AC-DC)離線式開關電源控制器而言,安森美半導體提供帶高壓啟動電路及不帶高壓啟動電路的多種選擇,如NCP1237/8、NCP1287/8、NCP1379、NCP1380、NCP1252、NCP1351、NCP1395/6/7等。以NCP1379/80為例,這兩款元件是高性能的准諧振(QR)控制器,帶穀底鎖定功能,支援穀底轉換,在寬範圍條件下提供優異的工作效能,並大幅降低雜訊,適合用於筆記本、LCD顯示器和遊戲機的交流-直流適配器,平板電視的輔助電源,以及DVD和機上盒等消費型應用。 而除了主開關控制器,安森美半導體規劃推出一系列新的高壓功率MOSFET完善電源解決方案,如NDFxxN60Z等。這些MOSFET採用的先進封裝技術,包括2009年內推出的DPAK表面貼裝(SMT)封裝和TO220FP、TO-220穿孔封裝,以及在2010年推出D2PAK、SOT-223等表面貼裝封裝,及I2PAK、TO-30、IPAK及TO-92等穿孔型封裝。此外,安森美半導體還擁有豐富的整流器產品,產品除了涵蓋適配器、ATX電源、液晶電視電源等電源市場,還包括動力系統、安全及控制、舒適及便利、車身電子等汽車市場。 新的綠色節能技術研究 安森美半導體身為全球領先的高性能、高效能矽方案供應商,除了以現有產品和技術幫助客戶建構高效能的整體電源方案,還持續推動新的綠色節能技術研究,幫助後續效能規範的更高要求及客戶的更高期望。 例如,在提升PFC效能方面,除了交錯式PFC等新穎技術,安森美半導體還對無橋PFC方案進行了研究。這種PFC架構旨在去掉二極體整流橋,減少整流過程中的功率損耗,大幅提升PFC效能。安森美半導體基於這種架構開發了800 W PFC 段的原型。此一原型採用NCP1653 PFC 控制器及MC33152 MOSFET 驅動器。經測試,這原型在90 Vrms、滿載、無風扇(機箱打開,室溫)條件下的效能達94%,而在100 Vrms 時達95%。在20%負載時效能更接近或超過96%。這種無橋PFC 架構將是適合大功率應用的一種極高效能解決方案。 其次,在提升主轉換器的PWM效能方面,安森美半導體除了繼續開發有源鉗位正激(ACF)、半橋諧振(LLC)等軟開關拓撲結構,還在開發新的交錯式LLC(ILLC)拓撲結構,用於更大功率的應用。在需要輸出大電流(如大於15 A)和/或低厚度設計時,ILLC可用於提供極高效能,且大幅減小次級電容紋波電流。能夠基於NCP1395/6控制器,增加除法邏輯及2個半橋驅動器NCP5106,構建ILLC控制單元。評估板測試結果顯示,這種拓撲結構在相位2輕載關閉時,能夠保持高於95%的極高效能。安森美半導體還積極開發新型次級同步整流技術,如NCP4303A/B通用同步整流控制器具有外部可調節最短導通及關閉時間等特性,讓使用開關週期獲得最佳化,提供高效能。 - 新聞稿有效日期,至2009/09/23為止
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