隨著綠色電子產品的發(fā)展，功率因數校正（PFC）現已成為電源設計人員面臨的重要任務。由于電源中使用的電容和電感，會在電流和電壓之間產生相位變化，從而導致輸電線產生功率損耗，并可能干擾連接到交流電源的其他設備。因此，許多國家和地區(qū)要求輸入功率大于75W的電源，都要使用PFC電路來減少這種影響。但是，額外增加的前級PFC開關電路又會降低整個系統的效率。

為了應對這種兩級電源效率的挑戰(zhàn)，近日全球領先的高壓集成電路供應商Power Integrations（以下簡稱“PI”）開發(fā)出了適用于270W應用的HiperPFS?-5 IC，以及節(jié)能型HiperLCS?-2芯片組。據悉，這兩款IC產品不僅具有極低的空載功耗，還可在封閉式適配器無需散熱片的情況下使200W以上的應用維持較高效率。

接下來，讓我們一起來看看這兩款IC產品到底有多香！

新品一：高效準諧振HiperPFS?-5 IC

相較于傳統的硅器件，氮化鎵器件的開關速度更快、通態(tài)電阻（R_DS-ON）更低、驅動損耗更小，尤其是在小型化電源等需要更高頻率的應用場合中，氮化鎵器件具有無可比擬的高轉換效率和低發(fā)熱特性。鑒于這些優(yōu)點，PI借助自家獨特的芯片制造工藝，完美地將氮化鎵功率器件合封于HiperPFS?-5 IC中。

據PI技術培訓經理Jason Yan介紹，HiperPFS?-5 IC內部集成了750V PowiGaN?氮化鎵開關，具有可變頻率、準諧振（QR）、非連續(xù)工作方式（DCM）等特點。這在提升產品效率、保障穩(wěn)定性的同時，還可大大降低PFC前級變換所占用的空間，利于實現高功率密度的電源設計。

或許有人對PowiGaN?還不太了解，其實這是PI公司自行研發(fā)的氮化鎵技術。在PI高度集成的離線反激式開關IC中，PowiGaN?開關替代了初級側的傳統硅晶體管，從而可以大幅降低開關損耗。與硅器件相比，PowiGaN?產品可以實現體積更小、重量更輕、效率更高的充電器、適配器和敞開式電源設計。

“基于PowiGaN?的HiperPFS?-5 IC，在整個負載范圍內的效率高達98.3%；在無需散熱片的情況下，可提供高達240W的輸出功率，并可實現優(yōu)于0.98的功率因數。”Jason Yan補充道。

所謂功率因數，其實就是交流電中的有功功率與視在功率之間的比值。它正好是功率直角三角形中的臨邊（有功功率）與斜邊（視在功率）的比值，這個值就是其余弦值，即COSφ=P/S。

如下圖所示，這個余弦角就是有功功率和視在功率之間的夾角。根據余弦的特點，其角度越小，其值就越大。當這個夾角為零時，其值就是“1”最大。所以，我們要盡量減小這個夾角，以此獲得功率因數的提高。

而功率因數的提高，不僅可以提高有功功率在總功率的所占比重，還能提高電源的利用率，盡量減少在輸入線上所產生的無用損耗。因此，作為正弦交流電的負載，它的功率因數越大越好，越接近1越好。

而此次PI推出的HiperPFS?-5 IC，在滿載時可提供高于0.98的功率因數（PF）。在輕載下，創(chuàng)新的功率因數增強（PFE）功能可以減小輸入EMI濾波電容對功率因數的影響，即使在20%負載下也能保持0.96的高PF，且空載功耗僅為38mW。另外，HiperPFS?-5 IC還可在高達305VAC的輸入電壓下保持高功率因數，由于其750V耐壓的氮化鎵開關，可在輸入電壓驟升至460VAC期間連續(xù)工作。

基于以上特點，HiperPFS?-5 IC非常適合高功率USB PD適配器、電視機、游戲機、PC一體機和家電應用。

新品二：節(jié)能型HiperLCS?-2芯片組

作為PI推出的另一款重磅產品，HiperLCS?-2芯片組同樣具有領先的技術優(yōu)勢。

從產品結構設計來看，HiperLCS?-2芯片組主要由兩大部分組成，即一個隔離器件和一個獨立半橋功率器件。

根據官方資料顯示，其中的隔離器件內部集成了高帶寬的LLC控制器、同步整流驅動器，以及FluxLink?隔離控制鏈路；而獨立半橋功率器件則采用的是PI獨特的600V耐壓的FREDFET開關，具有無損耗的電流檢測，同時集成有上管和下管的驅動器。

“將先進的FREDFET和磁感耦合的FluxLink技術應用于LLC拓撲結構，這樣的設計不僅可以極大簡化LLC諧振功率變換器的設計和生產，還能使LLC變換級效率達到98%，并且使整個負載范圍維持恒定?！盝ason Yan解釋說。

據了解，這兩款器件采用的均是超薄的InSOP?-24封裝。相較于分立方案設計，這種高度集成度的HiperLCS?-2芯片組在220W連續(xù)輸出功率、170%峰值功率能力的適配器設計當中無需使用散熱片和可靠性不高的光耦，從而可以減少高達40%的元件數量。

另外值得一提的是，基于HiperLCS?-2芯片組的電源設計，可在400VDC輸入下實現低于50mW的空載輸入功率，并且提供持續(xù)的高精度輸出，輕松符合全球最嚴格的空載和待機效率標準。

除此之外，HiperLCS?-2器件還可在整個負載范圍內維持恒定的高效率性能，其極低的自身功耗只需要使用FR4的PCB板直接進行散熱即可。

總之，PI推出的兩款全新IC產品系列，足以堪稱行業(yè)標桿。如果將其搭配使用的話，電源設計人員可以輕松超越嚴格的效率標準，同時將物料清單縮減一半，設計出精致小巧的超快速充電器。