基于onsemi NCP681的圖騰柱 PFC 控制器的AC/DC醫(yī)療級600W適配器

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步，越來越多的現(xiàn)代醫(yī)療器械得到了飛速發(fā)展，特別是直接與人體相接觸的電子儀器，除了對儀器本身性能的要求越來越高外之外，對人體安全方面的考慮也越來越備受關(guān)注。例如：呼吸機、心臟穿刺監(jiān)視器、超聲波、母嬰監(jiān)護儀、嬰兒保溫儀、生命監(jiān)護儀等一些與人體緊密接觸的儀器，病人使用儀器時不能因為使用儀器而對人體造成有觸電或者其他方面的任何危險。為滿足全球醫(yī)療應(yīng)用相關(guān)儀器設(shè)備對內(nèi)置式PCB型電源更高功率的應(yīng)用需求，現(xiàn)提供的500W的高功率密度的設(shè)計方案，滿足絕緣等級與超低漏電流(<190uA)，可適用于BF型(Body Floating，病患接觸式)等各類醫(yī)療設(shè)備，應(yīng)用包含醫(yī)療/醫(yī)事/生化檢驗設(shè)備、醫(yī)用監(jiān)護儀器及醫(yī)用機器手臂等。

NCP1681 是一款高功率圖騰柱 PFC 控制器，可以優(yōu)化電源設(shè)計提高效率。

1. 簡化設(shè)計：專用于無橋圖騰柱功率因數(shù)校正（TP PFC）拓撲結(jié)構(gòu)，采用半數(shù)字控制，無需進行軟件開發(fā)，電源設(shè)計人員只需處理圖騰柱 PFC 中的磁性元件、氮化鎵（GaN）或碳化硅（SiC）開關(guān)器件、EMI 濾波器件及 PCB 布局等設(shè)計問題，節(jié)省時間、成本和占位。

2. 高效節(jié)能：圖騰柱 PFC 拓撲消除了輸入二極管橋堆，減少了整流二極管損耗及周邊零件，在高壓輸入下，NCP1681 的 TP PFC 方案能效可達近 99%，能滿足 “80Plus” 或 “CoC Tier 2” 等在廣泛負載范圍內(nèi)提供高能效的標準。

3. 多模式操作：可配置為在固定頻率連續(xù)導(dǎo)通模式（CCM）或多模式下工作，控制器在 CCM 和臨界導(dǎo)通模式（CrM）之間自然轉(zhuǎn)換，以在各種功率水平下實現(xiàn)最佳性能。在輕載 DCM 不連續(xù)模式具電壓波谷導(dǎo)通操作機制，提升輕載效率，在極輕負載條件下還有跳躍模式，防止在可聽范圍內(nèi)工作，降低噪聲。

4. 精確控制：具有新穎的電流檢測方案、數(shù)字電壓環(huán)路補償、交流線路監(jiān)控電路與交流相位偵測，在所有工作模式下功率因數(shù)接近 1.0，能實現(xiàn)精確控制，確保穩(wěn)定的輸出和良好的電能質(zhì)量。

5. 保護功能完善：包含過電壓、過電流、欠電壓及內(nèi)置過溫度保護等高標準安全等級保護功能，還有快速負載暫態(tài)補償響應(yīng)，以及 PFC - OK 信號供應(yīng)后級電源時序控制，增強了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

6. 驅(qū)動能力強：具備較強的驅(qū)動能力，可驅(qū)動氮化鎵等器件，最大程度降低寄生電感干擾，簡化客戶設(shè)計難度。

7. 應(yīng)用范圍廣：適用于 350W 至數(shù)千瓦范圍的更高功率的電源，工作在通用電源輸入（90 - 265Vac），廣泛適用于服務(wù)器、高性能計算、電信、工業(yè)和 OLED 電視等應(yīng)用。

?場景應(yīng)用圖

?展示板照片

?方案方塊圖

?核心技術(shù)優(yōu)勢

1，高功率能力：適用于 350W 至數(shù)千瓦范圍的更高功率電源，將無橋圖騰柱 PFC 設(shè)計的功率能力擴展到千瓦范圍，能夠滿足大功率應(yīng)用的需求，如服務(wù)器、電信 5G 電源、工業(yè)電源等。 2，寬輸入電壓范圍：工作在通用電源輸入（90 - 265Vac），可以適應(yīng)不同地區(qū)和不同應(yīng)用場景下的輸入電壓變化，具有較強的通用性和適應(yīng)性。 3，高效率：采用無橋圖騰柱 PFC 拓撲結(jié)構(gòu)，消除了輸入二極管橋堆，減少了整流二極管損耗及周邊零件，在高壓輸入下，其 TP PFC 方案能效可達近 99%，能滿足 “80Plus” 或 “CoC Tier 2” 等在廣泛負載范圍內(nèi)提供高能效的標準。 4，多模式操作：可配置為在固定頻率連續(xù)導(dǎo)通模式（CCM）或多模式下工作，控制器在 CCM 和臨界導(dǎo)通模式（CrM）之間自然轉(zhuǎn)換，在輕載 DCM 不連續(xù)模式具電壓波谷導(dǎo)通操作機制，在極輕負載條件下還有跳躍模式，在各種功率水平下都能實現(xiàn)最佳性能，優(yōu)化了不同負載下的效率。 5，精確控制：具有新穎的電流檢測方案、數(shù)字電壓環(huán)路補償、交流線路監(jiān)控電路與交流相位偵測，在所有工作模式下功率因數(shù)接近 1.0，可實現(xiàn)精確控制，確保穩(wěn)定的輸出和良好的電能質(zhì)量。 6，保護功能完善：包含過電壓、過電流、欠電壓及內(nèi)置過溫度保護等高標準安全等級保護功能，還有快速負載暫態(tài)補償響應(yīng)，以及 PFC - OK 信號供應(yīng)后級電源時序控制，增強了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。 7，高開關(guān)頻率：開關(guān)頻率典型值為 65kHz 或 95kHz，較高的開關(guān)頻率有助于減小電源系統(tǒng)中磁性元件的尺寸和重量，提高功率密度，使電源設(shè)計更加緊湊。 8，驅(qū)動能力強：具備 100/100mA 的源 / 灌電流峰值驅(qū)動能力，可有效驅(qū)動氮化鎵等器件，最大程度降低寄生電感干擾，簡化客戶設(shè)計難度。

?方案規(guī)格

? 輸入電壓：80-264VAC ? 輸出電壓： 11.4VDC--12.6VDC ? 輸出電流 ：52A ? 待機功耗：小于250MW@230VAC ? 平均效率：高達95.36% ? 工作溫度：-30～+70℃ ? 保護特性：OTP/OVP/OCP/SCP Latch ? 散熱條件：自然風(fēng)冷散熱可達500W ? 安裝條件：可安裝Class1 和 Class 2系統(tǒng) ? 醫(yī)療等級：醫(yī)療級UL/CUL/TUV/EAC/CB/CE認證