震撼“芯”品|pf=0.999千瓦级交错并联pfc控制器csv6070
发布日期：2024-09-13
千瓦级交错并联pfc控制芯片csv6070
满足功率因数=0.999
在小功率电源或充电器中，电网交流电通常直接经过二极管不控整流实现交流转直流的目的。但其输入电流只有在交流侧电压超过直流侧电压才会产生，波形如图1(a)中ig所示，因此功率因数(power factor,pf)不高，而且电流谐波高达150%以上。在小功率应用中，该电流对大电网影响常被忽略，但是当负载功率较大时，它将导致电网电压畸变，频率漂移，电压跌落等，严重影响其他用电设备正常工作。
(a) 二极管整流输入电流ig (b) 加pfc后输入电流ig
图1 功率因数校正概念
为此国家出台了谐波电流限制规范要求(如en61000-3-2、gb17625.1-2022)，来限制大功率开关电源对电网的谐波污染。通常在大于80w的电源设计中就需要加入功率因数校正（power factpr correction,pfc）环节，使得输入电网电流如图1（b）所示。
csv6070简介：
锴威特最新推出的交错连续导通模式功率因数校正芯片csv6070，为大功率交流转直流开关电源提供了完美的功率因数校正尊龙在线登录的解决方案。该芯片包含多项创新技术，主要功能包括：
（1）交错并联控制，与单相pfc相比可以减少输入电流纹波，减少电感总体积，提高效率, 同时可多芯片并联；
（2）增加了电流合成和量化电压前馈功能，以提升pf值、 效率、 瞬态响应，并降低thd；
（3）包含多种保护功能：输出过电压检测、输入浪涌保护、可调节峰值限流、欠压关断和开路保护等。
csv6070是国产化pfc模拟方案中可覆盖千瓦级别的领跑者。可被广泛应用于电动车车载充电器obc（on-board charger）,家用电器，中大功率照明，通信/服务器电源等领域。
（a）车载充电 （b）家电（c）照明（d）通信电源
图2 csv6070功率因数校正应用领域
csv6070应用框图和demo：
在功率较大pfc尊龙在线登录的解决方案中，会经常使用交错架构。csv6070可同时控制两相pfc电路，通过相移控制实现了pfc输入电流纹波减弱的同时，完成了功率扩展。应用框图如下：
图3 csv6070应用框图
图4 1.5kw csv6070应用demo
csv6070芯片特点：
●先进的内部电流合成器
●高线性乘法器输出与内部量化电压前馈校正
●可编程峰值电流限制
●频率可调30khz-300khz
●可同步外部时钟
●可调软起动
●可实现频率抖动以减小emi
●可对电压比较器的输出压摆率校正
●量化前馈（qvff）功能
●欠压保护、过压保护、开路保护和过温保护
●sop20/tssop20/qfn5×5-20l
csv6070性能测试结果：
1
效率曲线
2
功率因数曲线
3
电源/负载调整率
4
启动波形
(10ms/div)
5
1.5kw满功率稳态波形(pf=0.999，thd<5%)
(10ms/div)
6
稳态交错并联电流波形
(5us/div)
7
负载跳变波形
（100ms/div）
csv6070电路设计：
1
输入电流纹波计算
因为输入为交流电，所以开关管的占空比范围很大。当vin>0.5vo时，d<0.5；当vin<0.5vo时，d>0.5。鉴于这两种情况，对两个pfc电感电流合成的波形进行分析。假设开关管s1，s2占空比相同，开关信号相位错开180°。
（1）占空比d>0.5
两个电感电流的波形如下图：
电感电流合成的波形如图，等效占空比为：
合成的电流纹波大小为：
两个电感感量相等时，
（2）占空比d<0.5
l1和l2电流的波形如下图：
等效占空比为：
合成的电流纹波大小为：
两个电感感量相等时，
合成的电流纹波与一路电流纹波的比值k可以表示为：
2
电感尺寸减小
传统pfc变换器电感存储的能量et可以表示为：
交错并联pfc流过一路电感的电流是输入电流的二分之一，所以单路电感存储的能量ei可以表示为：
采用ap法设计电感，确定磁芯有效截面积与窗口面积的乘积，从而选定磁芯尺寸：
则传统pfc变换器与交错并联pfc变换器的ap值的表达式分别为：
由上式可知，传统pfc电感所需磁芯的总面积是交错并联的四倍，而交错并联pfc需要两路电感，所以传统pfc电感所需磁芯的总面积是交错并联的两倍。
锴威特支持pfc芯片列表
单路pfc芯片csv6088应用框图：
csv6070可搭配锴威特600/650v mosfet/diode
选型表
超结mosfet
快恢复mosfet
平面mosfet
碳化硅mosfet
碳化硅二极管
苏州锴威特半导体股份有限公司
苏州锴威特半导体股份有限公司成立于2015年，总部位于张家港市，设有西安子公司，无锡、南京及深圳分公司。公司专注于智能功率半导体器件与功率集成芯片研发、生产和销售。已于2023年8月18日在上交所科创板成功上市，股票代码：688693.sh。
自设立以来，公司以“自主创芯，助力核心芯片国产化” 为发展理念，“服务零缺陷”为质量目标，聚焦功率半导体产业方向，采取功率器件与功率ic双轮驱动策略，将公司打造成高品质，高可靠的功率半导体供应商。
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