傳統的單相Boost PFC在應對日益增長的功率需求時，面臨著諸多瓶頸。隨著功率等級的提升，單個功率器件（開關管、二極管）和磁性元件（電感）需要承受巨大的電流和熱應力，導致器件成本、體積和損耗急劇增加，系統效率和功率密度會受到一定的限制。

而雙相交錯并聯Boost PFC通過180°的相位差，使電感電流紋波相互抵消，輸入電流紋波大幅減小，等效紋波頻率翻倍，輸入濾波器體積縮小，EMI設計更易達標。這允許設計者使用更小體積、更低成本的電感和電容，從而提高系統的功率密度。同時總功率由兩路均分，器件應力降低，效率與熱管理也可以實現優化。因此，慧能泰推出了國內首款數字CCM雙相交錯PFC控制器HP1011A，其在PF值、THD、效率、動態等指標上處于業內領先水平，同時提供了豐富的系統功能。

近些年來，隨著SiC的技術與市場的不斷成熟，其價格也是逐年走低，性價比不斷提升。由于SiCMOSFET具有開關速度快，開關損耗低，高溫導通阻抗變化小等優點。因此HP1011A搭配SiC的交錯PFC方案可實現更高的效率與功率密度，具有極強的市場競爭力。

圖一：HP1011A引腳定義和封裝圖

HP1011A芯片特性

靈活的PWM控制

– PWM頻率范圍為20 kHz至200 kHz

– 抖頻功能可改善EMI

高性能控制環路

– 25 MHz ADC用于線路電壓、輸出電壓和電流檢測

– 動態性能優越

– 支持高壓直流輸入

多模式工作

– 重負載條件下的連續導通模式 (CCM)

– 輕負載條件下的斷續導通模式 (DCM)

– 零負載條件下的打嗝模式

– 高低壓可分別配置模式參數

故障保護

– 輸入過壓和欠壓保護

– 輸出過壓和欠壓保護

– 輸出采樣短路保護

– 電流CBC保護

– 過功率保護

– 外部NTC過溫保護功能

– 輸出冗余過壓保護

系統功能

– 輸出電壓參考值跟隨功率變化

– Relay的節電模式降低待機功耗

– Relay延時補償功能減小沖擊電流

– 功率計量功能

– SKIP功能可在burst模式下關閉外部驅動供電

– PFC OK指示功能

– PS ON功能

– X電容補償功能以提升PF值

?40℃到+125℃的環境工作溫度

HP1011A的典型應用

HP1011A采用4 mm x 4 mm QFN-24L封裝，集成高速ADC、比較器等高性能模擬前端，外圍電路精簡，整體方案緊湊，占用PCB面積小，節省電路板空間，有效降低BOM成本?？蓮V泛用于空調和白色家電、高性能計算機、5G/ 電信電源、工業電源、超高密度 (UHD) 電源等場景。

圖二：HP1011A典型應用電路圖

HP1011A系統方案的優勢

HP1011A相對于同類友商產品，具有更高的集成度、更好的靈活度、更豐富靈活的保護配置并支持多種外部通訊接口。相關對比信息如下表所示。

效率指標

采用HP1011A的1 kW交錯PFC參考設計，高壓滿載效率98.1%，低壓滿載效率96.3%。

圖三：1 kW交錯PFC評估板效率曲線

PF值&THD指標

采用HP1011A的1 kW交錯PFC參考設計可以實現良好的PF值&THD指標，高低壓下滿載THD低于1.5%。

圖四：1 kW 交錯PFC評估板PF值&THD指標

穩態工作波形

高低壓輸入滿載下，系統穩態波形，可以很好地實現兩相均流。

圖五：1 kW交錯PFC評估板滿載穩態波形

負載動態

基于1 kW交錯PFC評估版測試，高壓額定滿載1 kW，低壓額定滿載600 W，輸出電容480 uF。負載空載切滿載測試，輸出電壓跌落小于35 V。

圖六：1 kW交錯PFC評估板動態指標

Phase Shedding

Phase Shedding功能，輕載時保持單相運行，可以進一步提升輕載時的效率以及PF值&THD指標。

圖七：HP1011A Phase Shedding功能

HP1011A系統功能

PFC輸出電壓跟隨功率變化的功能，配合后級DCDC變換器，可以幫助客戶實現系統最優效率。

圖八：HP1011A輸出電壓跟隨功率變化的功能

輕載條件下，Relay的節電模式，可以關閉Relay的驅動，減少Relay的驅動功耗。以評估板實際使用的繼電器為例，可以降低約400 mW的功耗，更適用于對待機功耗有嚴格要求的場合。

圖九：Relay的節電模式

Relay的延時補償功能，可以減小Relay閉合時的沖擊電流。

圖十：Relay的延時補償功能

PFC OK指示功能，可以實現對后級DCDC變換器的控制。

圖十一：PFC OK指示功能

HP1011A可以獲得輸入電壓和輸入電流的有效值，因此可以得到輸入功率，并可以通過I2C或則UART上報給系統。

圖十二：功率計量功能

HP1011A可以通過CTRL引腳，實現對PFC的開關機控制。

圖十三：通過CTRL引腳實現對PFC的開關機控制

HP1011A 1 kW評估板

慧能泰同步推出了HP1011A 1 kW的評估板。該評估板基本參數如下：

輸入電壓范圍：90 VAC~ 264 VAC

輸出電壓: 400 VDC

輸出功率：1 kW

圖十四：采用HP1011A的1 kW評估板

關于慧能泰半導體

深圳慧能泰半導體科技有限公司是一家專注于智慧能源控制技術的公司，主要面向智能快充和數字能源領域，提供高性能數模混合芯片產品。公司總部設立在深圳國際創新谷，同時在上海、浙江杭州、美國加州設有研發中心?；勰芴┑暮诵难邪l團隊來自國內外頂尖半導體公司，擁有強大的研發創新能力。公司現已獲多項授權專利，擁有獨立自主知識產權，并于2020年被評為“高新技術企業”，2023年獲評國家級專精特新“小巨人”企業。

目前，慧能泰已完成了圍繞USB Type-C生態鏈的整體產品布局，開發并量產了多款產品：供電端的多系列PD Source協議芯片，受電端的高性能PD Sink(PD 誘騙芯片)、Type-C端口控制器（CC Logic），線纜端的USB eMarker（電子標簽芯片）。成立以來，慧能泰連續推出多款業界領先的產品并廣受市場歡迎。公司芯片出貨量逾10億顆，標桿性客戶有聯想、小米、三星、HP、貝爾金和努比亞等。同時，慧能泰也致力于提高能源利用效率、研究能源控制技術，借助自身的技術研發優勢，面向ICT（通信服務器）、數據中心、光伏逆變器、儲能等工業應用，研發數字電源控制芯片、高壓驅動芯片、電源轉換芯片和模塊等產品。

慧能泰半導體肩負著“芯智慧 芯能源，共建綠色未來”的使命，立志成為業界領先的智慧能源控制技術供應商。