全球暖化效應(yīng)愈來愈明顯之際，環(huán)保議題隨之愈受重視，各種能效法規(guī)對(duì)效能的要求，不論是待機(jī)模式、輕載效率、系統(tǒng)整體效率是越來越高。通嘉科技一直演進(jìn)產(chǎn)品效能以符合種種需求，總是不斷追求減小設(shè)備體積，效率優(yōu)化設(shè)計(jì)，以期最大限度地降低設(shè)備成本。其中，提高系統(tǒng)效率是作為開關(guān)電源電路設(shè)計(jì)中，最重要的一環(huán)。

輸入瓦數(shù)大于75W狀況下，需加入功率因數(shù)校正（Power Factor Correction,PFC）功能來提高功率因數(shù)（Power Factor,PF）以符合法規(guī)規(guī)范，由于高功率因數(shù)可以降低電壓與電流的相位差造成的交換功率損失，從而提高了對(duì)電網(wǎng)的利用率。PFC架構(gòu)分為被動(dòng)式(Passive PFC)與主動(dòng)式(Active PFC)，被動(dòng)式PFC其PF值只有0.7~0.8，而主動(dòng)式PFC其PF值大于0.9以上，是為現(xiàn)今的PFC主流架構(gòu)。LD7792為一主動(dòng)式PFC與PWM集成IC，PFC操作為Transition Mode模式，PWM為返馳式變換器（Flyback Converters）架構(gòu)，操作在準(zhǔn)諧振(Quasi Resonant)模式，兩者的操作模式皆可以減少切換損失(Switching Loss)，對(duì)效率而言可以進(jìn)一步提高。LD7792針對(duì)開機(jī)音頻噪音(Audible Noise)加以改善，也增加降低THDi功能。PFC音頻噪音藉由降低開機(jī)過程PFC輸出電壓過沖，切換頻率(Switching Frequency)連續(xù)來改善，如圖一所示。

CH1:Vo , CH2:PFC gate , CH3:Flyback gate , CH4:Vbulk

圖一: 降低開機(jī)過程PFC輸出電壓過沖來改善噪音問題

PWM音頻噪音藉由開機(jī)過程切換頻率不落入音頻(Audible Frequency)范圍來改善，如圖二所示。

             CH1:Vo , CH2:PFC gate , CH3:Flyback gate , CH4:Vbulk

圖二: 開機(jī)過程切換頻率不落入音頻范圍

THDi增加補(bǔ)償機(jī)制，當(dāng)AC電壓在較低相位時(shí)增加PFC切換開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間，改善因最大頻率限制及PFC輸入電容CIN造成的失真現(xiàn)象，如圖三所示。

圖三 : THDi補(bǔ)償邏輯

LD7792為SOP-16包裝，其保護(hù)功能相當(dāng)齊全，舉凡UVP、OVP、BNI、BNO、OTP、OLP、OSCP…等，圖四為系統(tǒng)電路圖。

圖四 : 系統(tǒng)電路

以下是LD7792的功能及應(yīng)用說明。

VCC Pin1： OVP、OSCP功能。

1.OVP : VCC >31.5V

當(dāng)VCC電壓大于31.5V會(huì)觸發(fā)保護(hù)，IC停止Switching并重新啟動(dòng)，與FBAUX OVP可以做到雙重保護(hù)功能。

2.OSCP : VFBCOMP >4.2V/16mS & VCC <10V

在輸出端短路時(shí)，Vcc電壓隨之下降，VCOMP電壓上升，當(dāng)電壓上升至4.2V以上且時(shí)間超過16mS，同時(shí)VCC電壓低于10V以下，此保護(hù)即被觸發(fā)。

FBAUX Pin4：Flyback ZCD、OVP功能。

圖五 : FBAUX電路

1.ZCD : VFBAUX<0.05V

當(dāng)FBAUX偵測到一負(fù)緣下降電壓為0.05V時(shí)即將初級(jí)開關(guān)打開，如圖六所示。

圖六

2.OVP : IFBAUX>300uA

由FBAUX做輸出過電壓偵測較為準(zhǔn)確，不會(huì)因輕載、重載而有太大的誤差，如表一所示。當(dāng)輸出電壓(VO)變化時(shí)，F(xiàn)BAUX平臺(tái)電壓會(huì)隨著變壓器圈比因素而變動(dòng)，如果連續(xù)4個(gè)周期電流高過300uA將啟動(dòng)保護(hù)并將初級(jí)開關(guān)關(guān)閉，可透過調(diào)整RZCD設(shè)定OVP保護(hù)點(diǎn)。

(VO:輸出保護(hù)電壓點(diǎn)、VD: 次級(jí)二極管導(dǎo)通電壓、NS:變壓器次級(jí)繞組圈數(shù)、NAUX :變壓器輔助繞組圈數(shù))

表一

Latch Pin5： OTP功能。

1.OTP : VLATCH <1.25V

串聯(lián)一顆NTC下地，溫度上升阻值下降，當(dāng)阻值跟源極電流乘積小于1.25V即進(jìn)行保護(hù)。圖七為動(dòng)作示意圖。

圖七 : OTP示意圖

PFC ON/OFF Pin7： PFC ON/OFF功能。

1.PFC ON/OFF : VFBCOMP

VPFC ON/OFF電壓可以由串聯(lián)下地電阻跟源極電流乘積設(shè)定，并與VFBCOMP電壓做比較來設(shè)定PFC開啟關(guān)閉動(dòng)作點(diǎn)(如圖八所示)，讓輕載、空載下將PFC關(guān)閉以提升效率及降低功耗(如圖九所示)，讓系統(tǒng)得到優(yōu)化特性。VPFC ON/OFF電壓也加入遲滯功能避免同一載點(diǎn)PFC開開關(guān)關(guān)現(xiàn)象產(chǎn)生，如表二所示。

圖八 : PFC ON/OFF邏輯圖

圖九

表二

PFCAUX Pin8： PFC ZCD功能。

1.ZCD : VPFCAUX >0.2V

    當(dāng)PFCAUX偵測到一正緣上升電壓為0.2V時(shí)即將PFC開關(guān)打開，如圖十所示。

圖十

VOSENSE Pin9： PFC Vo Control、OVP功能。

圖十一 : VOSENSE邏輯圖

1.Vo Control : VREF =2.5V

       經(jīng)由外部分壓電阻設(shè)定輸出電壓，輸入為低電壓下內(nèi)部會(huì)吐出一8uA電流，使得輸   出電壓較低，形成High/Low line其輸出電壓會(huì)有所不同，其目的是藉此可以優(yōu)化系統(tǒng)整體效能。                                                                                      

   High Line PFC Vo = 2.5 × RA/(RB//RVOSENSE) +2.5 (V)

   Low Line PFC Vo = (2.5 - 8μA × RB) × RA/(RB//RVOSENSE) + 2.5 (V)

2.OVP : VVOSENSE >2.63V

       當(dāng)VVOSENSE >2.63V將觸動(dòng)OVP機(jī)制并將PFCDRIVER功能關(guān)斷，直到VVOSENSE降到2.5V才再次啟動(dòng)，如圖十二所示。

圖十二 : OVP示意圖

FBSENSE Pin10：OCP功能。

1.OCP : VCS_Limit=0.65V

為了讓高、低壓保護(hù)點(diǎn)趨近一致，做了電流補(bǔ)償機(jī)制，當(dāng)輸入為高壓且FBCOMP電壓高于2.9V時(shí)內(nèi)部吐出一200uA電流流經(jīng)ROCP電阻，得到一補(bǔ)償電壓做調(diào)整，如圖十四所示。

圖十三 : FBSENSE電路圖

圖十四 : OCP補(bǔ)償

表三 : OCP保護(hù)點(diǎn)

PFCSENSE Pin11： PWM , QRM選擇。

1.PWM/QRM : RPFCSENSE<220Ω or RPFCSENSE >820Ω

透過選擇PFCSENSE外部串聯(lián)的電阻RPFCSENSE，能讓返馳式變換器(Flyback Converter)在降頻區(qū)的操作模式做改變，電阻值小于220Ω為PWM操作(如圖十五所示)，電阻值大于820Ω為QRM操作(如圖十六所示)，兩種模式各有優(yōu)缺點(diǎn)(如表四所示)，設(shè)計(jì)者可以選擇其一來設(shè)計(jì)。

圖十五 : PWM切換

圖十六 : QRM切換

表四

HV Pin16： High Voltage Startup、BNI、BNO、X-Cap Discharge功能。

1. High Voltage Startup :

當(dāng)輸入導(dǎo)通后高壓啟動(dòng)線路會(huì)對(duì)VCC電容充電，當(dāng)電壓達(dá)到UVLO(on)之后，高壓啟動(dòng)線路將會(huì)關(guān)閉以省下啟動(dòng)路徑的功耗(如圖十七所示)，讓系統(tǒng)在空載下整體功耗降到最低，容易的達(dá)到法規(guī)要求。

圖十七

2.BNI : 105VDC

   BNO : 95VDC                            

內(nèi)建BNI、BNO避免輸入電壓過低時(shí)系統(tǒng)還在運(yùn)作，可降低變壓器飽和、零件溫度過高等潛在危險(xiǎn)性。

3.X-Cap Discharge : AC Off

當(dāng)輸入斷開后HV pin會(huì)汲入一電流將X-Cap上的能量放掉以符合法規(guī)要求(如圖十八)，所以不需外加將X-Cap能量泄放掉的泄放電阻，讓空載的能耗近一步降低。

圖十八

結(jié)論

此篇文章探討LD7792產(chǎn)品，采用SOP-16封裝IC，適合70~150W開關(guān)電源，擁有快速啟動(dòng)、低功耗、高效率等優(yōu)點(diǎn)；同時(shí)也擁很多的保護(hù)功能，能夠在異常發(fā)生時(shí)實(shí)時(shí)的保護(hù)系統(tǒng)。透過以上的介紹，提供電源設(shè)計(jì)者完整的解決設(shè)計(jì)方案。如有更進(jìn)一步的需求，歡迎跟通嘉科技聯(lián)絡(luò)。