大功率应用的高能效电源设计方案

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)

DT期的作用在于避免功率MOSFET的交叉导通，从而防止过电流对系统的损毁。固定的DT期通常用于使能谐振转换器，但由于励磁电流随线性和负载条件变化，采用固定的DT期不能确保最佳的运行条件。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

由于初级端MOSFET的ZVS和次级端整流器的ZCS(零电流开关)，LLC谐振转换器可在中度负载和满载时达到最高能效。但在轻载和空载条件下，如果采用普通的频率调制控制技术会产生不小的能耗。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。

图4. 进入跳周期模式及从跳周期模式回到正常模式

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

在谐振开关电源应用中可能会出现硬开关启动。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。

评估板能效测试

下图显示，当输入电压为110 V和230 V，输出电流在0-20 A范围内时，NCP1399的能效高达90%以上。

图5. 评估板能效测试图

结语

安森美半导体推出的LLC AC-DC控制器NCP1399采用电流模式控制，突破电压模式控制的诸多限制，具有更瞬速的动态反应，提供更高的轻载及平均能效，并且无需辅助电源就能实现待机模式的超低待机能耗，从而降低成本，它采用可靠的开机启动模式，并集成过载保护、过流保护以避免硬开关，以及欠压检测、开路光耦检测、自动DT调节、过压保护和过温保护等一系列保护特性，保证系统可靠性。设计师还可利用NCP1399 内置的可编程功能，根据具体应用对参数进行调整和优化，为大屏电视、一体化电脑等大功率应用设计出高能效、超低待机能耗的电源系统。