Soluzioni innovative per alimentatori offline da ON Semiconductor

ON Semiconductor ha ampliato la sua offerta di soluzioni per alimentatori offline ad altissima densità con l’aggiunta di un nuovo controllore per PFC totem pole operante in modalità CrM.

Nei tradizionali circuiti PFC, i diodi del ponte rettificatore presente in un alimentatore da 240 W consumano all’incirca 4 W, un valore che rappresenta circa il 20% delle perdite totali. Gli stadi PFC, invece, sono caratterizzati da livelli di efficienza del 97% (valore tipico) e il circuito LLC assicura prestazioni del tutto assimilabili. Mediante la sostituzione dei diodi caratterizzati da elevate perdite con idonei commutatori in una configurazione totem pole e l’utilizzo di un convertitore boost per lo stadio PFC è possibile ridurre le perdite del ponte e migliorare in modo significativo l’efficienza complessiva. Il nuovo NCP1680 è in grado di gestire qualsiasi tipo di commutatore, sia che si tratti di MOSFET a super-giunzione in silicio oppure di commutatori WBG (Wide Band Gap) come i dispositivi in carburo di silicio (SiC) o nitruro di gallio (GaN).

Il nuovo controllore NCP1680 per PFC in configurazione totem-pole operante in modalità CrM, sfrutta un’architettura per la limitazione della corrente innovativa e il rilevamento della fase della linea, oltre a collaudati algoritmi di controllo, per fornire una soluzione per PFC totem pole economica senza per questo penalizzare le prestazioni.

Il nucleo centrale di questo circuito integrato è rappresentato da un anello di controllo digitale compensato internamente. Questo dispositivo innovativo impiega un’architettura CrM con controllo CoT (Constant on time) e commutazione quasi risonante (valley switching). Con questo integrato è anche possibile soddisfare le attuale normative che regolano l’efficienza, incluse quelle che richiedono un’elevata efficienza in presenza di carichi ridotti, grazie alla modalità DCM (Discontinuous Conduction Mode) con accensione sincronizzata con il valore che la tensione raggiunge a valle durante il funzionamento con limitazione della frequenza (frequency foldback).

Caratterizzato da un alto grado di integrazione, il nuovo dispositivo può essere usato per il progetto di alimentatori con operano con la tensione di rete universale (da 90 a 265 Vac) con potenze fino a 350 W. Con una tensione di ingresso di rete di 230 Vac, i circuiti PFC basati su NCP1680 sono in grado di assicurare un’efficienza prossima al 99% a 300 W. Per realizzare uno stadio PFC totem pole completo sono richiesti pochi e semplici componenti esterni, con conseguente riduzione del numero dei componenti e dei costi. Numero che diminuisce ulteriormente grazie al fatto che la limitazione della corrente su base ciclica (cycle-by-cycle) viene realizzata senza ricorrere a un sensore a effetto Hall.

In funzione della tecnologia di commutazione utilizzata per il ramo di commutazione veloce (fast leg) del totem pole, NCP1680 può essere usato con il gate driver per HEMT GaN in configurazione a semiponte NCP51820 o con il gate driver per MOSFET SiC isolato NCP51561. Quest’ultimo è un circuito per il pilotaggio del gate a doppio canale isolato in grado di erogare e assorbire correnti di 4,5 e 9 A rispettivamente (valori di picco). Il nuovo dispositivo è adatto per la commutazione veloce di MOSFET di potenza in silicio e di MOSFET SiC, garantendo ritardi di programmazione brevi e adattati.

I due canali indipendenti e con isolamento galvanico fino a 5 kVRMS (conforme a UL1577) del gate driver possono essere utilizzati come due commutatori “high side”, due commutatori “low side” o come driver a semi-ponte con tempo morto (dead time) programmabile.

Oltre al pin di abilitazione (enable) che consente l’arresto simultaneo di entrambe le uscite, NCP51561 prevede altri importanti funzioni di protezione come il blocco in presenza di sotto-tensioni (ULVO – Under Voltage LockOut) indipendente per entrambi i gate driver e la funzione di enable.

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