近期，瞻芯电子推出一款最新的模拟图腾柱PFC控制芯片IVCC1104，该产品延续了IVCC110x系列芯片高速、精确、紧凑的特点，并结合大量实际应用经验，升级完善了多项控制技术，助力高性能电源开发和应用。IVCC1104已通过测试认证，正式投入量产。
IVCC1104作为一款模拟图腾柱PFC控制芯片，内置高速、精确、可靠的模拟控制器，相比于数字控制芯片，封装更紧凑(16pin)，无需编程调试，不论搭配碳化硅(SiC)器件或氮化镓(GaN)器件，都能大幅简化器件选型，降低物料成本，加快电源产品的开发速度，还能解决一系列控制难点，保障开关电源方案的高效率、高可靠性，助力产品快速开发与推广。
封装引脚
IVCC1104的设计非常紧凑，现有2种封装SOIC-16和QFN -20，如下图：
应用领域
• 交流或直流输入
• 霍尔采样电流或电阻采样电流
• 400Hz 及以上输入的PFC 控制
• 服务器电源
• 紧凑型PFC 电源模块
• 电视和游戏Xbox 电源
• 大功率手机和笔记本电脑充电器
• 航空电子电源
主要技术特点
1、输入电压前馈的平均电流模式控制。由于IVCC1104采用了先进的平均电流模式和输入电压前馈的控制方式，在前馈分量提供D’ = Vin/400V 的占空比基础上，使得电流环只需提供很小的占空比调整。IVCC1104本质上加快了电流环路，并产生了出色的电流跟踪指令。
2、交流掉电自动防电流倒灌。带交流整流同步管的图腾柱PFC实质上是一个双向变换器。当交流输入电压突然下掉时，如果不能及时关闭开关器件，会导致母线电解电容能量倒灌回AC侧，从而产生很大的倒灌电流。因为IVCC1104采用自主专利中输入电压前馈控制，所以它能几乎无延迟地调整PWM 输出，从而防止功率电感上的电流出现反向倒灌。因此IVCC1104也可用于400Hz高频输入的航空电子电源场景。
3、优化平滑的交流电流过零点控制。在每个交流输入的过零点，检测输入电压，通过自主专利中的过零点控制技术，占空比可以快速响应AC电压变化，再缩短过零死区时间，同时提高过零软启时的开关频率（200kHz左右），能够减小过零时的电流尖峰和纹波，完美地实现平滑的交流过零电流。
4、兼顾低总谐波失真(THD)和快电压环控制。在电压环中，采用一种混合控制专利技术，在稳态运行时，仅在输入电压的过零点处，对输出电压进行采样，来消除输出上的二次谐波对THD的影响；而在动态时，输出电压反馈信号会跳过采样保持电路，进入非线性控制环路，来加快电压环以减小输出电压的波动，从而使这两方面的控制能够得到有效的结合，提升电路的整体运行效果。
5、抗雷击保护。由于雷击波电压上升速度快，并随机地同相或反相地叠加到AC电压上，检测电路和控制器必须快速测出输入电压极性并做相应的控制调整，否则容易损坏后级电路。IVCC1104采用快速的模拟检测电路和固化的控制逻辑，能稳定而有效地应对这种特殊场景，减小或消除雷电波对开关管的冲击。
下图为模拟雷击时的驱动波形（1500V/2Ω）：
其它特性
• 具有UVLO的5V VCC 供电
• 2个低频和2个高频PWM 驱动信号
• 高达150kHz 可编程PWM 频率 及死区时间的设置
• 输出过压保护、开环保护
• 交流输入过压保护和欠压保
• 平均电流模式及逐波峰值电流限制
• 在交流输入过零点处轻载阵发，减小噪声
• 继电器信号在交流输入过零时同步输出，便于控制，减少浪涌电流
• 可选的周波阵发模式
特点 | ||
启动时检测 | 启动时检测，并在软起动后的AC过零点更新 | |
启动时间 | 在AC low line时减少启动时间 | |
推荐Rac | 1.1MΩ | 4.4MΩ |
死区时间 | 固定 | 用 RDT2可编程 |
频率设置 | RRT=27kΩ 对应65kHz; RRT=18kΩ对应100kHz. | RRT=23kΩ对应65kHz; RRT=15kΩ对应100kHz. |
备注：
Rac为输入电压的采样电阻；
RDT2为继电器控制信号引脚/Relay与GND之间的电阻；
RRT为开关频率编程引脚/RT与GND之间的电阻。
应用方案
自2021年11月瞻芯电子推出业界第一款图腾柱PFC控制芯片IVCC1102以来，该产品凭借独到的模拟控制技术，在业界引发广泛关注，并于2022年荣获中国电源学会颁发的“优秀产品创新奖”。随后，瞻芯电子与多家知名公司合作开发了多种高性能PFC电源方案，功率范围覆盖300W-4000W。IVCC1104芯片作为同系列升级版产品，可完全兼容替代IVCC1102芯片应用。
1. Transphorm 330W PD快充及电源适配器方案
指标 | 数值 |
拓扑 | TTP PFC+LLC |
输入电压 | 90～264Vac |
额定功率 | 330W |
输出电压/电流 | 20V， 16.5A |
峰值效率 | 96.42% |
满载效率 | 94.1% @ 90Vac |
功率密度 | 27.1W/in3 |
核心器件 | IVCC1102: CCM图腾柱PFC控制芯片 TP65H150G4LSG: 650V/150mΩ GaN FET |
2. 镓未来 700W 钛金级电源方案
指标 | 数值 |
拓扑 | TTP PFC+LLC |
输入电压 | 90～264Vac |
额定功率 | 700W |
表面温升 | <50°C |
输出电压/电流 | 56V/12.5A |
满载效率 | 96.72%（符合 80Plus 钛金标准） |
功率密度 | 14.7W/in3 |
核心器件 | IVCC1102：CCM图腾柱PFC控制芯片 G1N65R050TB：650V 50 mΩ Cascode GaN Device |
3. 瞻芯电子2500W TTP PFC 参考设计
指标 | 数值 |
拓扑 | TTP PFC |
输入电压 | 85～264Vac |
最大功率 | 2500W |
开关频率 | 57kHz |
输出电压 | 400VDC |
最高效率 | 99.0% |
功率密度 | 43.2W/in3 |
核心器件 | IVCC1102: CCM 图腾柱 PFC 模拟控制器 IVCR1401: SiC 专用驱动芯片 IVCO1A01: 3.75kVrms 隔离驱动芯片 IV1Q06060T4: 650V 60mΩ SiC MOSFET |
指标 | 数值 |
拓扑 | TTP PFC+LLC |
输入电压 | 180～264Vac |
最大功率 | 2000W |
开关频率 | PFC: 65kHz, LLC: 120kHz |
输出电压 | 12V |
最高效率 | 96.6% @50% Load, 95.1% @ Full Load |
功率密度 | 76W/in3 |
核心器件 | IVCC1102: CCM 图腾柱 PFC 模拟控制器 INN650TA080AH/INN650TA030AH: 650V 80/30mΩ GaN Device in TOLL |
5. 楚源 3000W 通信电源 CY0168
指标 | 数值 |
拓扑 | TTP PFC+LLC |
输入电压 | 85～300Vac |
最大功率 | 3000W |
工作频率 | PFC：65kHz |
表面温升 | 环境温度50°C，SiC MOS温升55°C |
输出电压 | 53.5Vdc（可调范围：42-59V） |
系统效率 | PFC:98.7%，PFC+LLC满载96.3% |
核心器件 | IVCC1102: CCM 图腾柱PFC模拟控制器 IVCR1401: SiC专用驱动芯片 IV1Q06040T4: 650V 40mΩ SiC MOSFET |
