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)對效能的要求，不論是待機模式、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，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，從而提高了對電網(wǎng)的利用率。PFC架構(gòu)分為被動式(Passive PFC)與主動式(Active PFC)，被動式PFC其PF值只有0.7~0.8，而主動式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)，對效率而言可以進一步提高。LD7792針對開機音頻噪音(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: 開機過程切換頻率不落入音頻范圍

THDi增加補償機制，當AC電壓在較低相位時增加PFC切換開關(guān)導(dǎo)通時間，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補償邏輯

LD7792為SOP-16包裝，其保護功能相當齊全，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VCC電壓大于31.5V會觸發(fā)保護，IC停止Switching并重新啟動，與FBAUX OVP可以做到雙重保護功能。

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

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

FBAUX Pin4：Flyback ZCD、OVP功能。

圖五 : FBAUX電路

1.ZCD : VFBAUX<0.05V

當FBAUX偵測到一負緣下降電壓為0.05V時即將初級開關(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確，不會因輕載、重載而有太大的誤差，如表一所示。當輸出電壓(VO)變化時，F(xiàn)BAUX平臺電壓會隨著變壓器圈比因素而變動，如果連續(xù)4個周期電流高過300uA將啟動保護并將初級開關(guān)關(guān)閉，可透過調(diào)整RZCD設(shè)定OVP保護點。

(VO:輸出保護電壓點、VD: 次級二極管導(dǎo)通電壓、NS:變壓器次級繞組圈數(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，當阻值跟源極電流乘積小于1.25V即進行保護。圖七為動作示意圖。

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)閉動作點(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PFCAUX偵測到一正緣上升電壓為0.2V時即將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VVOSENSE >2.63V將觸動OVP機制并將PFCDRIVER功能關(guān)斷，直到VVOSENSE降到2.5V才再次啟動，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、低壓保護點趨近一致，做了電流補償機制，當輸入為高壓且FBCOMP電壓高于2.9V時內(nèi)部吐出一200uA電流流經(jīng)ROCP電阻，得到一補償電壓做調(diào)整，如圖十四所示。

圖十三 : FBSENSE電路圖

圖十四 : OCP補償

表三 : OCP保護點

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(如表四所示)，設(shè)計者可以選擇其一來設(shè)計。

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 :

當輸入導(dǎo)通后高壓啟動線路會對VCC電容充電，當電壓達到UVLO(on)之后，高壓啟動線路將會關(guān)閉以省下啟動路徑的功耗(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系統(tǒng)還在運作，可降低變壓器飽和、零件溫度過高等潛在危險性。

3.X-Cap Discharge : AC Off

當輸入斷開后HV pin會汲入一電流將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、低功耗、高效率等優(yōu)點；同時也擁很多的保護功能，能夠在異常發(fā)生時實時的保護系統(tǒng)。透過以上的介紹，提供電源設(shè)計者完整的解決設(shè)計方案。如有更進一步的需求，歡迎跟通嘉科技聯(lián)絡(luò)。