目前，全球使用的电源装置已达100亿件以上，且这个数字还以每年15％～19%的比例增长，智能电源管理是电源行业的新趋势。这一设计挑战已在待机能耗到工作状态功率效率的各个领域出现。为迎接这些挑战，欧盟（IEC 1000-3-2）和日本已经建立法规，限制从任何设备向交流线路中注入谐波。这些标准适用于输入功率超过75W的设备。一般情况下，如果电源中装有前端功率因素控制器，就能符合谐波规定。除非您做出明智的设计选择，否则增加这样一个级可能会给满足其他两项规范要求——待机功率和工作状态功率——带来困难。
安森美半导体积极应对上述的设计挑战，在电源转换领域加大投入，推出创新PFC控制器，实现了设计师们需要获得简单、轻便和有力的设计方案的愿望。
本文将阐述NCP1653克服这些设计难题的主要优势，以及300W PFC的关键设计。
NCP1653是一个连续导电模式（CCM）功率因素校正步升预转换器的控制器。它以固定频率模式并根据线圈电流控制电源开关的导通时间。
采用DIP8或SO8封装后，电路最大限度地减少了外部元件数量，而且无损其性能和灵活性。NCP1653特别集成了所有关键的保护，以
便将有力的PFC级建成一个有效的输入功率泄漏箝位电路。
● 固定频率、连续导电模式：便于符合EMI标准并减小可能污染周围系统的开关噪声。
● 平均电流模式工作：无需复杂的内部电流环路。与非连续导电模式DCM解决方案相似，只需外部电压环路。
● 轻便灵活：采用DIP8或SO8封装，NCP1653具有所有主要功能，包括用极少的外部元件进行软启动。
● 小功耗和关断功能：降低了NCP1653在所有工作模式中，尤其在启动阶段和关机模式中的能耗，有助于满足最严格的待机低能耗规范。
● 输出段图腾柱：NCP1653含有一个+/-1A门极驱动器，可有效驱动TO220或TO247功率MOSFET。
● 跟随升压模式功能：此技术旨在减小输出输入电压间的差异，优化升压效率并最小化PFC级的成本。它实现简单并且可以由设计师自主选择采用与否。
● 过电流限制：如果线圈电流超过设置的电流限制，电路将关闭功率开关。只要线圈电流不低于此最大允许水平，NCP1653也能防止功率开关打开，尤其是在大启动电流对输出电容器充电的启动阶段。
● 欠压保护：当反馈电流小于20mA时，电路将关闭，极大降低了其功耗，可在反馈网络发生故障时保护PFC级。
● 过压保护：如果稳压模块的带宽小，PFC级会禁止产生过大的输出超调。
● 过载限制：NCP1653根据管脚3测量的交流线路幅度计算出最大可允许电流。当电路检测到功率转移过大时，它将稍微降低稳压模块的输出。
● 热关机：如果结温超过150℃，内部热电路将禁用电路。
为说明如何实现这些性能，让我们看一下使用NCP1653设计连续导电模式PFC 段的4个主要步骤。
步骤1，功率元件选择
如图1所示，线圈、储能电容器和功率硅元件的尺寸基本与其他连续导电模式PFC一致。
线圈选择：线圈的尺寸须将电流纹波限制在某个预设水平以下，如输入电流最大时的+/-15%。
功率硅元件：二极管桥、功率MOSFET和输出二极管一般放在同一个散热器上。作为经验法则，散热器的散热要求是：
电源应用输出功率的6%（最低目标效率一般为92％）；欧洲电源应用输出功率的3%。
输出储能电容器：除非有保持时间等其他限制，选择储能电容器的主要标准是最大电压纹波（储能电压表现出100Hz或120Hz的纹波）。
步骤2，反馈安排
如图2所示，反馈安排包括：
● 一个滤波电容器，防止某些开关噪声进入管脚1。
● 输出电压源和管脚1之间连接的电阻，为电路提供一个输出电压成正比的反馈电流。出于安全考虑，在实际应用中一般采用两个或三个电阻。
● 电容器C2（连接到管脚2）和内部300kΩ电阻一起设置稳压带宽。
步骤3，输入电压检测
NCP1653监控输入电压。实际上，管脚3被设计为下拉与输入电压平均值成正比的电流。此电流信息主要由过载限制模块使用。为合适调整此保护，输入检测网络必须在管脚3上强制施加恒定的15mA电流，此时交流线路处于其最低水平。
步骤4，电流检测网络
电流检测电路包括：
● 电流检测电阻Rsense。
● 设置电流限制的电阻Rcs1。此门限可调，设计师们完全可以自由选择Rsense值，使其功耗保持在极低水平。
● 调整PFC级功率能力的电阻Rcs2。
● 电容器Ccs2。管脚3输出一个与线圈电流成正比的电流。Ccs2必须滤去线圈电流纹波，使Ipin3实际上和输入电流成正比。
为进一步帮助设计师们执行这些主要步骤，NCP1653 带有Spice模型和设计Excel电子表格等工具。
如上