前言
驅動交流電源高效運作的PFC芯片,可優化輸入電流波形,使電流與電壓同相位運行,從而有效提高功率因數、減少諧波干擾,為下游DC-DC變換器提供更穩定的輸入電壓。臨界導通模式(CrM)因其在波谷時刻導通的特性,可有效降低開關損耗并兼顧中低功率區間的更高效率,成為中小功率快充及適配器領域的首選。
第三代寬禁帶半導體技術的成熟,也讓GaN器件憑借更高的電子遷移率與更低的導通電阻,可在數百千赫茲甚至更高頻率下穩定工作,進而大幅縮小磁性元件體積并提升整體功率密度。通過將優化的柵極驅動器與GaN HEMT集成于同一封裝,可有效抑制柵極環路電感與寄生,提升動態響應與系統穩定性。在此趨勢下,數字控制與寬禁帶半導體的深度融合,正為PFC方案帶來更高的效率與可靠性。
目前已有多家企業計劃或已推出合封PFC芯片,接下來充電頭網來詳細匯總一下
其中東科半導體預計在2025年第二季度推出全新合封PFC芯片DK83XX系列,敬請期待。
Power Integrations
PI HiperPFS-5
HiperPFS-5 是 PI 推出的高集成度功率因數校正(PFC)控制器 IC,集成了 750 V PowiGaN? 開關和無損電流檢測功能,利用極低的開關損耗在整個負載范圍內實現高效率。該器件采用低輪廓 InSOP-T28F 封裝,配備源電位冷卻墊,可將熱量直接導入 PCB,消除散熱片需求,在無需外部散熱管理的情況下實現高達 240 W 峰值輸出。
在準諧振非連續導通模式 (DCM) 下,HiperPFS-5 動態調整開關頻率以減少損耗,較傳統連續導通模式 (CrM) PFC 設計縮小約 50% 的升壓電感尺寸,并支持使用低成本二極管。器件集成高壓啟動、自供電和自動 X 電容放電功能,無需輔助繞組或外部放電電路即可簡化系統設計。在 90–305 VAC 通用輸入范圍內運行,并可在電網浪涌時持續承受高達 460 VAC 電壓,確保全球范圍內的電網兼容性。
HiperPFS-5 在 10% 至 100% 負載下可實現超過 98.3% 的轉換效率,并在 20% 輕載時保持超過 0.96 的功率因數,從而降低損耗并簡化 EMI 濾波設計。可編程 Power Good 信號和并聯支持使多相 PFC 設計更易擴展,而集成的功率因數增強功能可補償 EMI 濾波器和整流橋的失真。約 25 個外部無源元件即可實現完整 PFC 級,提供更加緊湊的解決方案,廣泛應用于 USB PD 充電器、高功率適配器、LED 照明及工業電源等領域。
HiperPFS-5 符合 IEC 62368 安全認證并支持 –40 °C 至 150 °C 工業級溫度范圍,保證在惡劣環境下的可靠性和壽命。豐富的參考設計,包括 220 W 高效 USB-PD 和 500 W PFC 前端方案,可加速產品驗證并優化不同功率系統的性能。
1、內置750V PowiGaN,PI HiperPFS-5系列登場
SouthChip南芯科技
南芯SC3252
SC3252 是一款集成 650V GaN 開關管的高效 CrM 升壓 PFC 控制器,采用多模控制策略以滿足不同負載工況下的效率優化需求。在重載及滿載時,芯片工作于臨界導通模式,實現低開關損耗與高功率因數;當負載降低時,則切換至斷續導通模式并結合山谷電流檢測與頻率折返技術,有效降低導通損耗;在無負載狀態下,內部進入爆發(Burst)模式,進一步抑制空載功耗與噪聲。芯片內部集成輸入欠壓、過溫、過壓和電感電流峰值限流等多重保護電路,支持 9 至 30V 寬范圍 VCC 供電,極簡外部元件即可實現高性能、高可靠性的 PFC 解決方案。
憑借超低無載功耗、無需升壓電感次級繞組、以及 GaN 器件的極佳開關特性,SC3252 不僅能夠保證全負載條件下的高效率與峰值功率因數,且在輕載和待機模式下實現極低能耗,非常適合用于 USB-PD 快充、便攜式設備電源適配器、電視與顯示器電源模組、LED 驅動、電動工具和電動自行車充電器等對體積、效率和功耗均有嚴格要求的消費及工業級電源應用。
充電頭網總結
當前,PFC技術的迭代與寬禁帶半導體材料的應用,正推動電源行業邁入高效化、高功率密度與小型化的新階段。合封PFC芯片憑借其高度集成、低損耗與高可靠性的優勢,成為產業鏈突破效率瓶頸的核心路徑。Power Integrations、南芯科技等企業的全新方案,不僅驗證了氮化鎵器件與數字控制深度融合的技術潛力,更通過簡化外圍電路、優化動態響應,為電源設計提供了標準化、模塊化的解決思路,進一步加速了高能效電源產品的商業化進程。
行業競爭格局的演變也印證了這一趨勢。目前各大頭部企業正通過差異化技術路徑加速合封方案的商業化落地,推動PFC芯片向更高集成度、更優性價比邁進。值得關注的是,東科半導體也預計將于2025年第二季度推出同類合封PFC芯片,這一布局將進一步激發市場活力,促進行業技術迭代與供應鏈多元化。隨著更多廠商入局,合封技術的規模化應用有望降低GaN方案門檻,加速中高功率場景的滲透。
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