近年,手机、笔记本电脑等移动智能终端大面积普及,后疫情时代户外活动反弹式爆发,抗疫/抢险等户外紧急用电需求大幅度增长,以及新能源汽车产业带动的高倍率汽车级电芯的发展,大功率快充成为主流趋势,快充市场对快充头的功率等级不断提升,对功率密度、效率、稳定性和安全性要求也越来越高。
针对功率大于75w以上的中大功率充电器、适配器等,通常需要进行功率因数校正(pfc),这也带动了相应的pfc控制器、电感、整流滤波等器件的市场需求。
南芯顺势推出pfc控制芯片——sc3201,可满足中大功率充电器、适配器对功率因数和输入电流谐波的要求。
功率因数是有功功率与视在功率的比值。电网电压通常为50hz或60hz的交流正弦波,如果接入电网的负载为纯阻性负载,输入电流会是与输入电压同相位的正弦波;但实际接入电网的设备通常为非阻性负载,因此,输入电流并非正弦波,且与电网电压存在相位差,产生很大的无功功率,pf值较低,如下图所示。
iec 61000-3-2等国际法规对接入电网设备的电流谐波提出了限制,对于usb type-c充电器、笔记本适配器等设备,需要满足class d谐波标准;对于照明类设备,需要满足更为严苛的class c谐波标准,因此需要功率因数校正电路。采用pfc电路后的输入电压与输入电流波形,如下图所示。
pfc电路可以提高功率因数,降低各次电流谐波,从而降低输入电流的有效值,又利于较小输入滤波器的铜损和线路损耗,提高电能的整体传输效率。
sc3201产品介绍
sc3201是一种用于升压变换器的功率因数校正(pfc)控制器,采用多模式控制策略,无需在boost电感上添加辅助绕组就可实现精确的谷底检测,适合于宽输出电压场景,大大减少外围器件。
南芯sc3201 pfc控制器可搭配高频qr控制器sc30xx系列以及同步整流控制器sc35xx系列,形成80w-160w的整套解决方案。
南芯100w方案 demo展示
以100w适配器设计为例,采用sc3201+sc3057+sc3503整套方案,可在全输入范围获得高pf值与高效率。整机满载效率可达94.3%,在90vac最低输入电压仍然可以达到92.3%的效率值;在全电压范围内,pf值均在0.9以上。
全套方案:sc3201+sc3057+sc3503 100w pc适配器
支持额定功率100w,120w峰值输出功率
最高效率可达94.3%
高功率因数
效率曲线:
pf值曲线:
结 语
南芯sc3201采用sot23-6封装,vdd支持9-30v,sc3201不仅支持vfb过压保护、vdd欠压保护、周期限流保护、超高温保护等多重保护措施,还支持第二级独立的过压、欠压、过流保护。可广泛用于usb-pd充电器,ac-dc适配器,led驱动器、工业电源、电动工具等领域。
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