【IC】 必易微新品高性能连续导通模式PFC控制器KPE2851X/KPE2852，具有低成本、高功率密度等优点
在现代电力系统中，功率因数校正（Power Factor Correction，简称PFC）已经成为电源设计中不可忽视的重要因素之一，直接关系到电网的稳定性、能效以及对环境的影响。
2023年，必易微推出了临界导通模式（CRM）的高性能PFC控制器KP2806（A）。PFC工作在临界导通模式具有诸多优点，如功率开关管零电流开通，续流二极管无反向恢复问题等，适用于500W以下功率段的应用。当功率等级进一步提高时，CRM运行的缺点（如峰值电流高，电流纹波大，磁件体积大等）愈加明显。
必易微已提供双相交错并联的CRM PFC控制器KP2822的解决方案，功率平摊至两路，适用于扁平化的结构设计。现在，必易微全新推出高性能连续导通模式（CCM）的PFC控制器KPE2851X/KPE2852，可进一步提高PFC应用的功率等级，具有低成本，高功率密度等优点。
图 1 必易微PFC解决方案
KPE2851X/KPE2852的产品亮点
KPE2851X通过检测电感电流和输入电压，在固定开关频率下控制功率开关管的导通时间，实现高功率因数（PF），输入电流低失真（THD）的功能。固定开关频率可选配为65kHz，133kHz和200kHz。
KPE2852通过控制在固定开关频率下的功率开关管的导通时间，在无需检测输入电压的情况下，即可实现高PF，低 THD的性能。开关频率可通过外置电阻调节，调节范围为20kHz~250kHz。
图 2 KPE2851X/KPE2852 芯片引脚图
表 1 KPE2851X和KPE2852特点对比
除此之外，KPE2851X/KPE2852还具有诸多优点，以实现高性能，可靠的PFC功能。
01、KPE2852频率可调，运用灵活
KPE2852开关频率可根据SET管脚对地电阻配置，阻值Rset选取与开关频率fsw对应关系曲线如图3。因此KP2852可满足多种运用需求，如低频，EMI调试简单；高频，功率密度提升。
图3 开关频率fsw与Rset电阻的曲线图
02、KPE2851X具有输入欠压保护（BOP）
KPE2851X的开关频率只有3档可选，65kHz/133kHz/200kHz，但这三档典型的频率基本覆盖大多数的应用需求。同时KPE2851X的BR管脚可采集输入电压，可根据客户指标要求，设定设备开始工作时的交流输入电压值，且在AC掉电时及时保护。
图4 KPE2851X BOP退出（80Vac）时典型波形
03、可靠的过流保护功能
对于工作在CCM下的PFC电路，过流保护尤为重要，以避免功率器件在暂态工况（如空载切满载）时因过电流应力而被损坏。KPE2851X集成了逐周期过流保护功能（CBC OCP），在每个功率开关管开通过程中，当CS管脚流出电流达到OCP触发阈值时，驱动立刻关闭。
KPE2851X还集成了过载保护（OLP），可以看作是与输入电压相关的二级OCP保护，也是逐周期保护。CS管脚的采样电压可表征输入电流大小， BR管脚的采样电压可表征交流输入电压大小。因此，两者乘积（ICS⋅VBR）可近似代表输入功率大小，当（ICS⋅VBR）大于过载保护阈值时，驱动立刻关断。
图 5 KPE2851X OCP触发时典型波形
KPE2852同样集成逐周期过流保护功能（CBC OCP），在每个功率开关管开通周期中，当CS管脚电压达到OCP触发阈值时，驱动立刻关闭。同时KPE2852还集成了软过流保护功能，当CS管脚电压达到SOCP触发阈值时（低于OCP触发阈值），COMP管脚会被内部电阻下拉而电压降低，以限制功率输出。
图 6 KPE2852 SOCP触发时典型波形
04、集成动态加速功能
由于PFC系统的环路带宽较低（一般设计值低于20Hz），以抑制二倍工频纹波电压，进而改善THD。但对于轻载切重载的暂态工况，这会导致系统恢复时间长，或母线电压跌落过低，导致后级电路触发保护而系统宕机。KPE2851X/KPE2852集成动态加速功能，当输出电压跌落超过阈值，芯片会给补偿网络快速充电，驱动脉宽大幅增加以迅速增加能量输出，系统得以快速恢复到额定输出电压。
图 7 KPE2851X 动态加速触发（负载0.1A突变为1.1A）时典型波形
05、软启动功能
为了避免系统启动时电流应力过大，KPE2851X/KPE2852具有软启动功能，在输出电压未完成建立之前，芯片的动态加速功能关闭，COMP管脚电容缓慢充电，占空比逐渐增加。
图 8 KPE2851X软启动典型波形
06、高PF和低THD
KPE2851X/KPE2852在控制策略的设计上，即可保证理论上输入阻抗为常数，PF=1。如下图所示为600W Demo板，KPE2851X/KPE2852和竞品的对比测试数据。
图 9 KPE2581X与竞品对比THD
图10 KPE2582与竞品对比THD
07、完备的保护功能
KPE2851X/KPE2852集成完备的保护功能，如下表所示，提高了系统的可靠性。
表 2 KPE2851X芯片保护功能列表
表 3 KPE2852芯片保护功能列表
总结
KPE2851X/KPE2852适用于中大功率的PFC应用场合（300W~3000W），有利于高功率密度，低成本的系统设计。两颗芯片都是采用平均电流模式控制，让PFC工作在连续导通模式（CCM），在固定开关频率下控制功率开关管的导通时间，实现高PF，低THD的功能。KPE2851X适用于需要输入欠压保护（BOP）功能的应用场合，而KPE2852适用于频率设定在典型频率（65kHz/133kHz/200kHz）之外，且不需要BOP功能的应用场合。两颗芯片集成诸多优良性能，如动态性能优化，打嗝模式，完备的保护功能等，帮助客户轻松地设计出高性能，高可靠性的开关电源产品。
必易微秉承“真诚勤勉、合作共赢”的价值观，坚定、沉着、专精、专注做好每一颗产品，力争为客户带来更大的价值和更好的产品体验。
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