慧能泰HP1011+HP3000大功率PFC解決方案

隨著 PFC 技術的發展，不斷有新型 PFC 拓撲結構提出，如單相 PFC、交錯并聯 PFC、傳統無橋PFC、圖騰柱無橋 PFC 等。交錯 Boost PFC 系統不僅具有并聯系統的所有優點，還能減少輸入電流紋波，降低開關管的電流應力。在中大功率場所通常采用工作于電感電流連續導電模式(Continue Conduction Mode，CCM)的交錯并聯Boost PFC 變換器。

對于中大功率的 PFC 應用場合，慧能泰HP1011+HP3000 的組合提供了絕佳的 300 W ~ 3 kW 大功率，高性能、低系統成本的 PFC 解決方案，有利于高功率密度，扁平化的設計，幫助客戶輕松地設計出高性能，高可靠性的開關電源產品。

圖一 HP1011 引腳定義＋封裝圖

HP1011 是慧能泰首顆雙相交錯 CCM 模式 PFC 的數字控制器，采用平均電流控制，其數字架構基于高速數字狀態機架構，并集成了高性能模擬前端以及高速比較器，確保了 PFC 的高性能實時控制。HP1011 可在連續導通模式（CCM）、不連續導通模式（DCM）以及突發模式（Burst Mode）智能切換，具有良好的輕載效率；HP1011 芯片本身功耗低至 30 mW。在睡眠模式下，芯片的供電電流將降低至 1 mA。HP1011 支持自動通道管理功能，在設定的較低功率條件下平滑加載和減載，改善 PFC 轉換器負載瞬態響應并進一步提升中低負載下的效率。HP1011 支持兩相間電感電流動態均衡，兩相間電感電流有效值偏差小于5%。

HP1011還集成了完善的可編程保護功能，包括：逐周期電流限制保護、浪涌過電壓保護、輸入電壓過壓/欠壓保護、輸出電壓過壓/欠壓保護、輸出反饋電壓開路保護等，保護功能參數與使能均可獨立配置。HP1011 僅需通過圖形用戶界面（GUI）軟件即可對芯片功能進行設定以滿足新方案的需求，極大的便利了終端產品設計，縮短客戶 Go-to-Market 時間。

作為國內首家數字 CCM 雙相交錯 PFC 芯片方案，靈活的設計特點，使其可廣泛應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、帶有 IGBT 的 PFC 電源等系統。

芯片特性

/ NEWS TODAY

?高靈活度數字 PWM, 支持 20 kHz – 200 kHz 工作頻率

?高性能模擬前端

?高性能數字控制環路

?增強的動態環路響應

?CCM、DCM 以及 Burst 多模式工作

?兩相間電感電流動態均流

?逐周期（CBC）電流峰值限制

?可編程單切相運行（Phase Shedding）

?支持高壓直流輸入

?RMS 功率計量

?智能繼電器控制，浪涌電流控制

?X電容器放電控制

?豐富完備的可編程保護功能

?低功耗, 在睡眠模式（Sleep Mode）下芯片供電電流低至 1mA

?I2C 和UART 接口通過易于使用的圖形用戶界面(GUI) 進行編程

圖二HP1011 典型應用電路圖

圖三HP1011 圖形用戶界面（GUI）

亮點一：電路精簡，高效集成

HP1011 采用 4 mm x 4 mm QFN-24L 封裝，集成高速ADC、高精度比較器等高性能模擬前端，與 HP3000 搭配形成系統解決方案。同時也集成了浪涌電路控制、功率計量、通訊接口等電路，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。

亮點二: 模式切換與切相功能（PhaseShedding）

HP1011 支持 CCM、DCM 以及 Burst 模式無縫切換，同時可配置開關頻率展頻優化 EMI 性能。另外，可編程切相運行功能可使系統在設定功率下可自動關閉任一通道，提升輕載效率。

圖四 1000 W 雙相交錯 PFC 評估板效率曲線

亮點三：相電流動態均流

HP1011 支持相電流動態均流功能。通過 GUI 軟件可配置使能兩通道間電感電流動態均流，雙相間電感電流平均電流有效值偏差小于 5%。

圖五啟用相電流動態均流，在雙相參數較大差異下依然可以實現均流

PF 以及 THD 測試

下圖分別展示了 100 VAC、230 VAC 輸入、全負載范圍條件下，HP1011 的 PF、THD 測試結果。

圖六1000W 評估板的 PF 曲線

圖七1000W 評估板的 THD 曲線

HP1011 與友商同類產品的性能對比

HP1011 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。

慧能泰同步推出了 HP1011 1000W 的評估板。該評估板基本參數如下：

?輸入電壓范圍：90 VAC ~ 265 VAC

?輸出電壓:400 VDC

?輸出功率：1000 W

?典型效率：98.5%

圖八 采用 HP1011 的 1000W 評估板

HP3000 是慧能泰 HySwitch 產品系列下的一款雙通道低側驅動器，與 HP1011 搭配可形成系統級雙相交錯PFC 的解決方案。

體積小，強耐壓：HP3000 采用封裝 SOIC-8L 以及2 mm x 2 mm DFN-8L 極小封裝，客戶可以針對不同的應用場景挑選對應的封裝直接替換。

圖九 HP3000 引腳定義＋封裝圖

HP3000 擁有業界領先的耐壓能力：35V的VDD供電引腳耐壓，-12 V輸入引腳耐負壓。驅動上拉/下拉電流，開關延時，開關延時匹配等關鍵電氣參數均優于同類產品。

完備的可靠性認證：

HP3000 憑借其優異的性能和高可靠性，通過了完整的JEDEC 可靠性標準測試，具有完備的可靠性。

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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?；旌闲酒a品。公司總部設立在深圳前海，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2億顆，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。

審核編輯：湯梓紅