NCP1937根本特点简介

NCP1937是安森美半导体新近推出的一款组合控制器(Combo Controller)，在单芯片中集成了功率因数校订(PFC)控制器及准谐振(QR)反激控制器，能用于设计紧凑、高能效、待机及轻载能耗极低的适配器电源。

 NCP1937具备一些特点，如支撑省电模式(Power Saving Mode, PSM)，可将待机能耗降低至低于10 mW。这器件包含高压启动电路及有源输入滤波X电容放电，赞助削减外部元件数量及降低待机能耗。它集成的准谐振控制器带谷底锁定功能，供给无噪声工作。NCP1937集成了高压输入欠压检测器，还集成了高压开关，用于断开PFC反馈电阻分压器以降低待机能耗。NCP1937支撑9 V至30 V的宽VCC范围，带内置过压保护。它还包含0.5 A/0.8 A源/汲电流门极驱动器。

NCP1937采取SOIC-20封装，图1显示的是的其引脚设备图。个中，HV/X2引脚用于高压启动电路输入，还用于输入滤波电容放电。BO/X2引脚为全部IC履行输入欠压检测，还用于为输入滤波电容放电并检测线路电压范围。PControl控制PFC传导误差放大年夜器输出，补偿收集连接此引脚及地，以设定环路带宽。而连接在PONOFF引脚与地之间的电阻设定PFC封闭阈值。PSTimer引脚进行省电模式控制及准时器调节。更多引脚功能拜见NCP1937数据表。

NCP1937关键功能详解

NCP1937组合控制器集成了PFC控制器和QR反激控制器。个中，PFC控制器采取临界导电模式(CrM)工作，带谷底开关、恒定导通时光┞菲握及最大年夜频率钳位功能。某些应用中请求在负载变轻时封闭PFC转换器以优化体系能效。NCP1937中的PFC控制器采取新鲜的架构来肯定输出功率，并根据输出功率来启用/封闭PFC段。例如，用户可声调节PFC段封闭阈值，并且针对美国及欧洲的交换电压供给不合的PFC段封闭阈值等级，可以或许减小大年夜电容。PFC控制器的跟随升压架构根据交换线路电压自力调节PFC输出电压(美邦交换电压输入前提下为250 V，欧洲/亚洲交换输入前提下为400 V)，并降低功率耗散。线路电压前馈功能增长了动态范围，并晋升噪声抗扰度。PFC控制器还供给极佳的瞬态负载响应，因为包含动态响应加强器(DRE)。软过压保护特点降低负载瞬态时代出现可听噪声的可能性。其它特点包含：正向电流感测，结合PFC零电流检测(ZCD)；250 kHz频率钳位及轻载时跳周期工作；丰富的安然保护特点，如快速过压保护(OVP)、PFB引脚开路保护、升压及旁路二极管短路检测。

反激控制器采取准谐振峰值电流模式工作，带谷底锁定功能。准谐振反激控制器开关驱动器(QDRV)封闭时代延迟3 µs，消隐漏电流振铃效应。反激控制器内置4 ms软启动，包含128 ms准时器用于短路检测(供给主动恢复或闩锁选择)。反激控制器支撑轻载工作模式，在第4个谷底后采取压控振荡器(VCO)工作模式，最低频率被限制为 23.5 kHz；负载更轻时强迫进入跳周期模式，进一步节俭能耗(见图2)。其它特点包含ZCD引脚上结合过功率补偿等。

图2：NCP1937中的QR反激控制器在不合反馈输入电压前提下的工作谷底。

基于NCP1937的85 W适配器演示板机能测试

安森美半导体基于NCP1937组合控制器开辟了一款85 W适配器演示板(见图3)。这演示板接收通用输入电压，供给20 V的额定输出电压。演示板除了应用NCP1937，还应用安森美半导体NCP4303次级端同步整流控制器供给次级端同步整流，并应用安森美半导体用于低待机能耗电源适配器的NCP4355次级端控制器进行次级端空载检测控制。

在人们的日常工作或生活中，所应用的标记本或台式电脑一体机等应用处不老是满负载或大年夜负载工作，而是在相当多的时光内会处于待机或轻载工作模式。在花费者节能意识赓续加强及能效律例日趋严格的当今，电源的轻载或待机能耗机能也越来越受重设计人员看重。本文介绍安森美半导体NCP1937组合控制器重要特点，赞助设计人员设计高能效、低待机能耗(<10 mW)的75 W以上功率电源，用于一体机和标记本适配器及LED电视电源等应用。

图4显示了此演示板在不合输出功率前提下的能效测试数据及曲线图。测试显示，这85 W演示板在115 Vac、92.99 W输入功率(Pin)前提下，能效达91.28%；在230 Vac、91.85 W Pin前提下，能效达92.41%；平均能效高达90.18%。

这演示板在轻载前提下的能耗极低，也供给较高能效。如在115 Vac、5.027 W Pin前提下，能效达79.85%；而在115 Vac、11.640 W Pin前提下，能效达85.91%。而在230 Vac、5.055 W Pin前提下，能效达79.13%；在230 Vac、11.869 W Pin前提下，能效达84.25%。

如前所述，NCP1937包含独特的省电模式(PSM)，可以或许用于在空载前提下将适配器待机能耗降至最低。PSM工作采取外部控制旌旗灯号来控制。实际上，次级端控制器NCP4355感测电源(VOFFDET)的输出负载。当检测到轻载前提时，控制器精晓过光耦发送旌旗灯号，指令NCP1937进入省电模式。指令旌旗灯号经由过程将PSTimer引脚拉至高于3.5 V阈值，迫使控制器进行省电模式(PSM)。而在PSM下，VCC将可以或许放电，直至达到稳压点。实际上，NCP1937经由过程每半个周期瓜代导通HV/X2及BO/X2启动电路，将VCC稳压至VCC(PS_on)，平日是11 V。此85 W演示板采取双线连接时测得的数据显示：115 Vac时，NCP1937在省电模式能耗仅为4.82 mW；265 Vac时，NCP1937在省电模式下的能耗为8.68 mW。

值得一提的是，为了相符安规，AC-DC电源必须在插头大年夜交换插座拨出后小于1秒时光内完成主动对EMI输入滤波器X2电容放电。为了相符此请求，平日应用一串高阻抗电阻与电容并联。但这电阻链消费约25 mW的输入功率，在空载前提下这25 mW尤为刺目刺眼。为了有效地给X2电容放电，同时降低空载能耗，安森美半导体的筹划是经由过程内部开关来检测交换连接状况并给电容放电，节俭空载能耗。NCP1937给X2电容放电的步调是：

1) 检测到移除交换电压(拨出AC插头)时，BOX2及HVX2引脚上的电压变为静态。额定的95 ms准时器计时必须用完，以使控制IC传递交换电压已移除。传递交换线路移除时驱动脉冲停止。

2) Vcc电压由内手下拉电流源(额定电流11.5 mA)放电至Vcc(off)阈值。

3) 一旦Vcc被下拉至Vcc(off)，启动电流源以额定3.75 mA电流导通，并将X2电容中存储的电荷传输至Vcc电容。

根据VCC电容与X2电容的相对尺寸大年夜小 ，有可能使Vcc电压达到Vcc(on)阈值并重启控制器。然后必须再次检测到移除交换线路。

参考材料：

1. 《应用NCP1937组合控制器设计低待机能耗电源》网上研究会演讲PPT，seminar.eccn.com/130819，安森美半导体
2. NCP1937数据表，www.onsemi.cn/pub/Collateral/NCP1937-D.PDF，安森美半导体
3. “待机能耗低于10 mW的高能效PFC及准谐振适配器电源筹划”，www.onsemi.com/pub_link/Collateral/DN05044-D.PDF，安森美半导体

NCP1937也较高负载前提下也供给优良的功率因数。测试显示，此85 W演示板在115 Vac前提下50%、75%和100%负载时的功率因数分别达0.978、0.984和0.985；在230 Vac前提下75%和100%负载时的功率因数分别达0.943和0.956。

小结：

安森美半导体的NCP1937组合控制器集成了PFC控制器和准谐振反激控制器，是一款高能效、低待机能耗(可低于10 mW)的筹划，合适75 W以上功率的电源竽暌功用，如标记本及台式一体机电源适配器。本文介绍了NCP1937的关键特点以及基于NCP1937开辟的85 W电源适配器演示板能效测试结不雅，阐释了部分关键功能的工作道理，赞助设计人员更好懂得这组合控制器的特点及优势，以开辟高能效、低待机能耗的75 W以上电源筹划。