随着全球对能源效率和电能质量要求的不断提升,功率因数校正(PFC)技术在现代电源管理系统中扮演着越来越重要的角色。尤其在消费电子、电动工具以及工业电源等领域,PFC技术成为提升系统效率、减少谐波干扰的关键。传统的PFC控制方法往往需要复杂的电路设计和额外的硬件支持,而现代PFC控制芯片通过集成化设计,显著简化了系统结构,提升了系统性能。
在即将到来的2025年(春季)亚洲充电展上,多家企业将展示其最新的PFC控制芯片。这些企业包括上海晶丰明源半导体股份有限公司、深圳市芯茂微电子有限公司、芯朋微电子、梵塔半导体技术(杭州)有限公司、深圳慧能泰半导体科技有限公司、通嘉科技(深圳)有限公司、美芯晟科技(北京)股份有限公司、茂睿芯(深圳)科技有限公司以及Power Integrations等。这些企业的产品不仅支持临界导通模式(CrM)和连续导通模式(CCM),还通过先进的电流检测与控制算法,实现了高功率因数,同时降低了开关损耗和电磁干扰(EMI)问题。
上海晶丰明源半导体股份有限公司的BP2628是一款支持临界连续模式或断续模式的PFC控制芯片,具有二极管零电流关断功能,有助于提高转换效率并降低电磁干扰。该芯片支持最高540KHz的开关频率,适用于高频率小体积的升压PFC电路。BP2628还内置了完善的保护功能,确保系统可靠运行。
同样,深圳慧能泰半导体科技有限公司的HP1010是一款图腾柱无桥PFC专用数字控制器,基于高速数字状态机架构,集成了高性能模拟前端和高速比较器,确保了图腾柱无桥PFC的高性能实时控制。HP1010支持智能切换模式,以适应不同负载条件下的需求,并通过图形用户界面(GUI)软件方便地进行芯片功能设定,加速产品设计和上市时间。
梵塔半导体技术(杭州)有限公司的FAN6616是一款集成了多种功能的图腾柱PFC控制器,采用基于峰值电流控制的CCM/CRM/DCM多模式工作机制,支持超过300kHz的高频操作。该芯片还提供了智能PF补偿,满足80 PLUS钛金认证级别的要求,内置的频率抖动功能有助于优化EMI特性。FAN6616还支持UART在线通讯,具有功率计功能,适用于高性能电源系统。
美芯晟科技(北京)股份有限公司的MT9570是一款高功率因数、低总谐波失真(THD)的PFC控制器,支持调光应用,并具备优异的动态性能。MT9570内置了THD补偿功能,轻载时具有优异的PF和THD,同时采用增强型EA,负载突变对输出电压影响小。该芯片还集成了EN待机功能,实现超低待机功耗,广泛应用于USB-PD充电器、AC-DC适配器等领域。
Power Integrations的HiperPFS-5是一款内置750V PowiGaN功率开关的PFC控制器,具有优异的PFC性能和高效率。该芯片采用准谐振(QR)非连续导通模式(DCM)控制技术,在不同负载和输入电压条件下对开关频率进行调整,降低了开关损耗并减小了升压电感尺寸。HiperPFS-5还集成了X电容放电功能、自供电、无损电流检测等功能,外围电路精简,适用于设计精致小巧的超快速充电器。
随着USB PD3.1标准的推出,充电器的输出功率得到了显著提升,对PFC技术的要求也更为严格。PFC的加入不仅减小了初级电容充电对电网的影响,还通过升压输出减小了初级电容的容量,从而减小了大功率充电器中电容所占的体积。同时,第三代半导体材料的普及使得PFC电路可以使用氮化镓开关管配合碳化硅二极管,提高了工作频率,减小了PFC升压电感体积,提升了功率密度。
目前,百瓦级别的充电器几乎已标配PFC电路。通过实际拆解发现,采用第三代半导体并以高频运行的PFC电感明显小于传统硅器件方案,这不仅提高了充电器的效率,还降低了散热需求,减小了充电器的体积。未来,随着技术的不断进步,PFC技术将在更多领域发挥重要作用,为高效、稳定的电源解决方案提供有力支持。