基于安森美半导体的NCP1399设计大屏电视等大功率应用的高能效电源 半导体, 驱动器, 大屏幕, 可靠性, 电视

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安森美半导体的NCP1399是业界首款采用电流控制模式的LLC AC-DC控制IC。该器件应用600 V门极驱动器简化布局并减少外部元件数，采用跳周期模式提升轻载能效，并集成一系列保护特性以提升系统可靠性，用于大屏幕电视、一体化电脑、工业及医疗等大功率电源系统应用，可显著实现轻载和满载时的高能效及超低待机能耗。
NCP1399 应用原理及电流模式控制算法
NCP1399有Active OFF 关断模式 (NCP1399Ax) 和Active ON关断模式 (NCP1399Bx)两个版本。两个版本均采用业界首款6引脚PFC控制器NCP1602，与NCP1399配合成为完整的LLC方案。PFC运行由NCP1399经由VCC控制，PFC FB和 LLC BO 的电阻分压是共享的，这共享也是可关断的。NCP1399Ax采用”Skip”引脚调整进入跳周期模式的负载状态，及侦察到FB电压低于VB_remote_off时进入关断模式；NCP1399Bx则采用內部设定的“跳周期模式”阈值电平 (IC内部可编程)，及运用独立的光耦制REM 引脚而进入关断模式。
由于谐振电容集成初级电流(Iprimary)，所以Vcs电压与初级电流成正比，而在关断期间，Vcs电压有正或负斜率，再者，关断时的Vcs电压几乎是线性地依赖于负载电流，而Vcs关断电压曲线随Vbulk变化，故可通过Vcs与初级电流的关系以及Vcs分压实现电流模式LLC控制。具体控制算法为：1)通过Vcs分压信号取得正谐振电容斜率；2)偏移加至Vcs分压信号，以避免轻载时光耦饱和；3)根据FB引脚电压和Vcs电压斜率(反映通过初级电流的线路和负载条件)通过系统自动调节Mupper导通时间；4)然后同样的导通时间被复制用于Mlower MOSFET，确保完美对称的直流。
NCP1399如何实现高能效及超低待机能耗
自动调节死区时间(DeadTime, DT)
NCP1399采用专有方式，当检测到零电压开关(ZVS)转换，dV/dt传感器监测HB引脚斜率，并提供逻辑信号，从而根据谐振回路参数优化调节DT。
跳周期模式
NCP1399采用专有的跳周期模式技术，尽可能地提升轻载能效并降低噪声。它基于FB引脚电压电平执行跳周期模式，跳周期比较器将FB引脚电压和预选值进行比较，当VFB降至低于预选跳周期水平，IC经由专用关断序列进入跳周期模式。在这种运行模式下，IC功耗降低，PFC段及使用PFC模式引脚的BO/PFC FB高压分压器可被禁用，由于NCP1399总是以特定的方式进入跳周期模式，这运行总是被Mlower驱动脉冲以导通时间等于Fmax的3/2时(或最后一个Mupper脉冲的3/2)结束，因此谐振电容电压保持为Vbulk*1/4 ，从而降低开关损耗。当FB引脚电压内部增加预选滞后，IC回到正常运行模式，Mlower的第一个脉冲被延长，对自举(bootstrap)电容进行再充电，并激励谐振回路以准备ZVS条件用于后续的Mupper导通进程，接下来的Mlower脉冲基于导通时间CMP信号而被延长。
PFC导通/关断功能
PFC 导通/关断功能基于FB引脚电压监测来完成 。PFC预设的计时器(Timer)用来克服瞬态期间的问题，三态输出控制PFC FB/LLC Brown-Out (BO)分压器和PFC VCC。这PFC导通/关断功能在跳周期模式可降低轻载能耗。
NCP1399 专有的控制提供强固的保护
1.
专有启动序列
NCP1399 使用特定启动方案，确保在
任何启动条件下的稳固的、无硬开关的启动。NCP1399使用软启动计数器和D/A转换器，实现数字非线性软启动序列。
2.
过载保护
过载保护通过FB引脚电压检测实现。导通时间比较器定义了比较值以控制导通时间。
当使用NCP1399发生次级短路时，FB引脚电压上升，当FB引脚电压达到最大值时，故障计时器/计数器启动，控制器禁用驱动脉冲并进入保护模式。
3.
内置可编程功能
NCP1399 内置许多可编程功能，包括：空载期钳位和故障选项、TSD阈值、使用可调
节的阈值选择Remote和关断模式、VCC导通/关断阈值、CS偏置和斜率补偿增益、提供CS LEB 、跳周期模式的内外阈值、故障计时器/计数器及其持续时间—包括自动恢复计时器、累积或非累积选择、OTP/OVP 闩锁或自动恢复选择、BO 选择 (IBO, VBO, 跳周期期间功能)、最大导通时间故障检测 (导通时间和闩锁/自动恢复)、启动序列的第1个Mupper和Mlower脉冲宽度、软启动增量影响软启动持续时间、P ON/OFF功能的激活和滞后以及计时器功能等，可在不同应用中根据具体情况将参数进行适当调整和优化，提供了设计灵活性并加快产品上市。