【IC】必易微新推双相交错并联PFC控制器KP2822，最大导通时间可调，适用于中大功率开关电源
PFC工作在临界导通模式（CRM）具有诸多优点，如控制策略简单，环路易于稳定，功率开关管工作在零电流开通工况，开通损耗低且无需使用成本较高的快恢复二极管等，因此适用于250W以下的功率段的应用。而当功率等级进一步提高，单级PFC设计将变得愈加困难，CRM运行的缺点（如峰值电流大，电流纹波大等）将愈加明显。
特别是一些对外形和体积有特殊要求的应用场合，如纤薄型液晶显示器，笔记本适配器，游戏主机等，单级PFC的电感体积大，散热难处理，空间布局困难。针对上述应用痛点，必易微推出高性能，双相交错并联，临界导通模式PFC控制器KP2822，以提供大功率，高性能，低系统成本的PFC解决方案。
双相交错并联的优势：
1) 输入电流纹波减小
双相180°错相运行，电感电流纹波相互抵消，故输入电流纹波显著减小。当驱动脉宽占空比为0.5（VIN=VOUT/2）时，输入电流纹波的理论值为0A。
2) 单路Boost电感尺寸减小，功率器件热量分散
交错并联PFC的单路Boost电感所需储存的能量是单级PFC的Boost电感的一半，单路磁芯尺寸减半，同时单路MOSFET和续流二极管的电流应力是单级PFC的一半，有利于扁平化设计和空间布局的优化。
3）输出电容纹波电流减小
以占空比D>0.5为例，如下图所示为续流电流（单级为续流二极管电流，交错并联为两个续流二极管电流之和）的波形，续流电流等于电容电流和负载电流之和。相同功率下，负载电流相同，而续流电流有效值减小，电容电流有效值减小，因此电容ESR带来的损耗减小，电容温升减小，提高了电容的寿命，电流应力减小，提高了系统的可靠性。
KP2822的产品亮点
KP2822内部集成严谨的双相交错时钟控制逻辑，在所有工况都能够可靠地实现两路相位相差180°的工作方式，从而实现上述交错并联结构的优势。
除此之外，KP2822还具有诸多优点，以实现高性能、可靠的 PFC 功能。
1) 最大导通时间TONMAX可调
芯片Rset引脚的对地电阻，用于配置最大导通时间TONMAX。根据功率等级，过载要求以及Boost电感量，用户可选择合适的电阻值。
2) 输入线电压前馈，过载一致性好
芯片的BOP管脚通过电阻分压和滤波得到输入线电压的幅值，一方面可用于输入欠压保护（BOP），另一方面通过输入线电压前馈电路作用到驱动脉宽TON的闭环控制中，这样系统的传递函数及功率输出能力与输入线电压实现解耦，输出功率仅仅取决于COMP管脚电压的大小，过载一致性好。
3) PF和THD优化
KP2822采用闭环的控制算法，对驱动脉宽TON进行实时控制，在CRM和DCM（断续导通模式）下都可实现输入电流的平均值（开关周期内）与输入电压的瞬时幅值成正比，从而理论上实现PF=1的目标，且THD 很低。如下图所示为300W Demo板测试数据（Rset=22kΩ，环路补偿参数为Cp=620nF，Cz=2μF，Rz=33kΩ）。
4) 谷底导通功能
芯片通过Boost电感的辅助绕组电压来判断Boost电感是否消磁结束。当Boost电压退磁后，功率开关管的DRAIN管脚电压开始以整流后的输入电压VIN为中心振荡。KP2822采用准谐振的工作模式，在DRAIN管脚电压振荡至谷底时再次导通，从而大幅降低系统的开关损耗。同时在不同频率下，谷底位置保持一致，也有利于THD的改善。
5) 降频工作点可调
当负载功率降低时，功率开关管的导通损耗降低，开关损耗占主导。为了提高轻载工况下系统的效率，常见的做法是降低开关频率以减小开关损耗。KP2822的FF管脚可用于配置降频工作点，客户可根据应用需求，灵活地选择降频开始的功率。而当功率非常小或空载时，KP2822通过打嗝模式进一步降低轻载损耗和待机损耗。
6) 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，以改善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，或触发保护而系统宕机。KP2822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。
7) 输出过压保护点可调节
在系统开机时，或者负载从重载突然切换到轻载，由于PFC的环路带宽较低，故输出电压会有大幅超调，为了避免输出滤波电容承受过电压应力，KP2822会通过输出过压保护将驱动关闭，同时根据系统规格要求，输出过压保护点可自由配置。
8) 完备的保护功能
KP2822集成完备的保护功能，如VDD过欠压保护，交流输入欠压保护，输出过压/欠压保护，启动冲击电流保护/过流限制，外部输入保护，过热保护，Rset管脚开路保护等，提高了系统的可靠性。
KP2822与友商同类产品的性能对比
相对于在液晶显示器板卡电源上已广泛使用的友商同类产品XX1631，KP2822可以直接替换，且进一步提升了相关性能，如下表所示：
特别是谷底导通功能，友商同类产品XX1631在消磁结束后DRAIN管脚电压振荡过程中，在输入电压幅值以下都可开通，而KP2822只允许在穿越输入电压的时刻开通，因此KP2822为严格的谷底导通，谷底位置一致性好，有效降低开关损耗，对THD也有改善作用。
客户可直接使用KP2822替换友商同类产品XX1631，无需改动PCB，除了将第三脚Rset电阻取值为友商同类产品该电阻的1.3倍，其它BOM也无需修改，替换成本低，且性能有优化。
KP2822适用于中大功率的PFC应用场合，有利于高功率密度，扁平化的设计。芯片在任何工况都可实现两路180°错相运行，将交错并联的结构优势发挥得淋漓尽致。芯片集成诸多优良性能，如输入电压前馈补偿，精准的谷底导通，动态性能优化，轻载降频，打嗝模式，优化CRM/DCM控制算法，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。
同时芯片提供灵活的配置功能，如最大导通时间，输出过压点，输入欠压点，降频工作点，最高工作频率等，可满足各类应用场合的不同规格指标要求。客户可直接使用KP2822替换友商同类产品XX1631，而只需修改一颗电阻即可。
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产品型号
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品类
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封装
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拓扑电路
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最大功率(W)
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工作模式
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最高频率(kHz)
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输出特性
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启动方式
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能效标准
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待机功耗(mW)
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VDDmax(V)
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KP212
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PSR 控制器
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SOT23-6
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Buck/Flyback
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65
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DCM
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70
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CC&CV
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电阻启动
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六级
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<75
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30
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产品型号
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品类
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Package
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PF
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MOSFET Rdson
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MOSFET Vds
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Isolated Non-Iso
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Topology
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OTP Internal
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OVP Internal
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OVP External
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OCP
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mini output voltage
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Iout Vin=176-264Vac 72Vout
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KP1054AVPA
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LED芯片
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SOP-4
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0.5
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18Ω
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500V
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Y
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buck
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Y
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N
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N
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Y
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15V
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110mA
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选型表 - 必易微 立即选型
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