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电源|氮化镓的下一个风口：PC电源( 二 )


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就拿对PC电源转换效率最严苛的80 PLUS钛金为例，要求10%、20%、50%、100%的效率分别为90%、94%、96%、92% 。电学也要遵循能量守恒定律，96%相当于能量达到了最大化的利用，当然这个数字对于采用Si功率器件的传统开关电源技术来讲，就是不可能达到的高度 。
但是，氮化镓功率器件在PC电源上的应用，就能轻松的达到80 PLUS铂金标准，并有望集体挑战钛金标准 。这让消费者以同样的价格，买到了同等功率，但是效率显著提升的高效PC电源 。
如何实现
现在的大功率电源几乎全部使用高效率LLC谐振架构配合PFC做输入功率因数校正，并且采用这一架构的电源在快充上得到了普及 。台式机电源固定12V单电压输出，并且输入具有PFC电路，输入输出电压固定，所以整个工作环境非常适合高效的LLC谐振架构 。LLC谐振架构属于双管半桥谐振，采用零电压软开关，具有高效率优势，能满足80Plus钛金效率的严苛要求 。
LLC+PFC combo
通过充电头网对大功率氮化镓快充的拆解，我们发现，在大功率适配器的初级中使用多合一的控制器，可以大幅简化初级侧电路设计，一颗控制器完成初级侧两颗控制器的功能，并且多合一的控制器还内置完善的保护功能，可实现精确迅速可靠的保护 。同时多合一的控制器，支持LLC与PFC联动，部分多合一控制器还支持数字控制，可实现更好的动态响应和更低的空载功耗 。
目前市面上的LLC+PFC combo有MPS推出的HR1211、英飞凌推出的IDP2308、NXP推出的 TEA2016AAT  。
电源|氮化镓的下一个风口：PC电源
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MPS HR1211将PFC控制器和LLC控制器整合到一个封装里面，其数字内核并可根据负载情况进行联动控制，获得更高的轻载效率 。芯片内置多个独立的ADC用于检测输入电压，PFC输出电压，LLC反馈电压和PFC峰值开关电流 。检测数值送到HR1211内置的数字控制内核进行比较，配合芯片内专有的数字算法，进行实时反馈控制 。HR1211支持多种完善的保护措施，如热关断、PFC开环保护、过压保护、过流限制和过流保护、超功率保护等多重保护 。值得一提的是，HR1211空载待机功耗＜100mW 。
电源|氮化镓的下一个风口：PC电源
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英飞凌IDP2308是一个数字多模式 PFC 和 LLC 控制器，集成了浮动高侧驱动器和启动单元 。数字引擎为多模式操作提供高级算法，以支持整个负载范围内的最高效率，实现了全面且可配置的保护功能 。DSO-14 封装仅需要最少的外部组件 。集成的高压启动单元和先进的突发模式可实现低待机功率 。此外，集成了一个一次编程 （OTP） 单元，以提供一组广泛的可配置参数，有助于简化相位设计 。
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NXP TEA2016AAT芯片内部集成高压启动，内部集成LLC和PFC控制器以及对应的驱动器 。TEA2016AAT集成X电容放电，正常输出信号指示 。芯片采用谷底/零电压开关以减小开关损耗，全负载范围内都保持高转换效率，并且符合最新的节能标准，空载输入功率＜75mW 。同时TEA2016AAT还具有完整全面的保护功能，包括电源欠压保护，过功率保护，内部和外部过热保护，精确的过压保护，过流保护和浪涌保护等保护功能 。
PFC电路
PC电源通常都是300W到1000W的功率范围，PFC电路可以说是PC电源的标配，必不可少 。这也意味着每台PC电源的PFC电路有望导入氮化镓功率器件，并且最少需要用到2颗并联 。
电源|氮化镓的下一个风口：PC电源
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随着业界对电源功率密度的追求，以及氮化镓功率器件的普及，主动式PFC需要提高工作频率来减小磁芯体积，这也为氮化镓功率器件在PFC上的应用创造有利条件 。
开关电源中，由于整流后采用大容量的滤波电容，呈现容性负载，而在电容充放电时会使电网中产生大量高次谐波，产生污染和干扰，人们开始在开关电源中引入PFC电路，功率在75W以上的开关电源强制要求加入PFC电路以提高功率因数，修正负载特性 。
PFC分为被动式和主动式两种 。被动式采用大电感串联补偿，主要缺点是体积大，且效率低 。随着近年来半导体器件迅猛发展，被动式PFC被主动式PFC全面取代 。主动式PFC采用PFC控制器、开关管、电感和二极管组成升压电路，具有体积小，输入电压范围宽，功率因数补偿效果好的优点 。


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