瞻芯电子实现CCM图腾柱PFC方案量产，采用多项自主核心技术

近日，由深圳楚源电子开发的新型3kW电源产品(型号：CY0168)即将量产，这是一款高效率、高功率密度的数模混合控制整流模块，搭载了瞻芯电子开发的3款核心元器件：CCM图腾柱PFC模拟控制芯片、碳化硅MOSFET及比邻驱动芯片，电源系统实现了96.8%峰值的钛金效率。

楚源 CY0168 电源输入电压范围85～300Vac，额定输出53.5Vdc，最高输出功率3kW，带有PFC有源功率因数校正，PFC工作频率 65 kHz。该模块数字控制，通过CAN总线实现通信功能。具有输入过、欠压保护、输出过流保护、输出过压保护，输出短路保护功能。

楚源 CY0168 电源实测效率峰值为96.8%，达到钛金效率标准，对比传统CRM交错PFC电源方案的极限效率，仍提升了0.4%，体现了无桥PFC优势，因为靠模拟芯片控制，不涉及软件控制，所以外围电路设计简单，易于实现。

楚源 CY0168 电源搭载了瞻芯电子开发的3款核心元器件：CCM图腾柱PFC模拟控制芯片(IVCC1102)、碳化硅MOSFET(IV1Q06040T4)及比邻驱动芯片(IVCR1401)。

楚源 CY0168 电源拓扑的关键是采用了瞻芯电子开发的连续模式（CCM）图腾柱PFC控制芯片IVCC1102，并搭配瞻芯电子的 650V 40mhom SiC MOSFET，利用其碳化硅MOS 体二极管反向恢复接近零的优势，实现了高效的图腾柱PFC拓扑。

楚源 CY0168 电源同时还采用了比邻驱动芯片 IVCR1401，这是瞻芯电子首创的碳化硅 MOSFET 专用驱动器，以充分发挥碳化硅 MOSFET 高频率开关、低导通电阻的优势特性。

瞻芯 IVCC1102 是瞻芯电子自主开发的连续模式图腾柱PFC控制芯片，芯片内置高可靠性的模拟控制，具备快速精确的功率因数校正控制信号输出，不使用数字电源控制芯片，无需编程调试，不论搭配碳化硅器件或氮化镓器件，都能大幅简化器件选型及开发成本，大大加快产品的开发速度，还能解决一系列控制难点，保证方案的高效、高可靠性。

在连续模式(CCM)图腾柱PFC控制芯片 IVCC1102 问世之前，由于图腾柱PFC控制的复杂性，数字电源控制芯片是市场上唯一实现图腾柱PFC的解决方案。尽管灵活性有优势，但数字电源项目开发的难度和成本提高了应用导入的门槛。

带交流整流同步管的图腾柱PFC实质上是一个双向变换器。输入交流电压(AC)的瞬间下掉，如果不能及时关闭开关器件，会导致母线电解电容能量倒灌回AC侧，从而产生很大的倒灌电流。该电流不仅使PFC消耗掉系统掉电保持时间（hold-up time）所需的能量，极端情况还可能损坏开关管。

而瞻芯 IVCC1102 在检测输入电压时，采用自主专利中的固定前馈比控制技术，占空比可以快速响应AC电压变化，配合快速可靠的过零点逻辑，完美地解决了反电流倒灌控制难点。

瞻芯 IVCC1102 采用自主专利中的过零点控制技术，缩短过零区，同时提高过零区软启开关频率，减小慢管换流时的电流尖峰，使AC电流可以平滑过零。

瞻芯 IVCC1102 釆用自主专利中的混合控制技术，兼顾低总谐波失真(THD)和快电压环控制。在稳态运行时，仅在AC过零点时对输出电压釆样，从而减小输出电压的二次谐波，减小THD的影响；而在动态时，输出电压反馈信号实时采样，并进入非线性控制环路，来加快电压环的响应以减小输出电压的波动，使这两难的控制得以有效地结合，提升电路的整体运行效果。

在电源产品的实际使用中，难免会遇到雷击等意外情况，由于雷击波电压上升速度快，并随机地同相或反相地叠加到AC电压上，检测电路和控制器必须快速测出输入电压极性并做相应的控制调整，否则容易损坏后级电路。瞻芯 IVCC1102 采用快速的模拟检测电路和固化的控制逻辑，能稳定而有效地应对这种特殊场景，减小或消除雷电波对开关管的冲击。

瞻芯 IVCC1102 提供 SOIC-16 和 QFN4x4 20L 两种封装供选择，可应用于服务器电源、紧凑型PFC电源模块、电视和游戏Xbox电源、大功率手机和笔记本电脑充电器、航空电子电源等产品中。

作为第三代半导体材料，碳化硅MOSFET对比硅MOSFET，具备优异的高频性能和零反向恢复的特性，有效降低开关损耗，提高转换效率，而且导通电阻更低，可广泛应用在大功率快充电源、PD电源、户外电源等产品的PFC电路中。

楚源 CY0168 电源内部采用了两颗瞻芯电子的 650V 40mΩ SiC MOSFET（IV1Q06040T4），SiC MOSFET 采用 TO247-4 插件封装，利用其反向恢复接近零的优势，实现了高效的图腾柱PFC拓扑。

瞻芯 IV1Q06040T4 有着高耐压、低导通电阻、高速开关、寄生电容小、工作结温高等诸多优点，具备快速恢复体二极管特性，支持开尔文连接驱动。可应用在电动汽车充电装置、服务器和通信电源、光伏逆变器、UPS电源、高压DC/DC变换器、开关电源等产品中。

值得一提的是，瞻芯电子新开发的TOLL封装的650V 40/60mOhm SiC MOSFET（IV1Q06040L1、IV1Q06060L1G），适用于高频、小体积、高功率密度的图腾柱电源设计，已经可以提供工程样品。

为了充分发挥碳化硅MOSFET产品的特性优势，楚源 CY0168 电源采用了两颗碳化硅MOSFET专用的比邻驱动芯片 IVCR1401，这是瞻芯电子首创的一款紧凑型、高速、智能的栅极驱动器，在 SOIC-8封装上集成了负压驱动、退饱和等一系列的关键功能。

瞻芯 IVCR1401 是一款 4A 单通道高速智能驱动器，能够高效，安全地驱动 SiC MOSFET 和 IGBT。带有负压的驱动可以在高 dv/dt 下，提高抗米勒效应的噪声抑制能力。退饱和检测可提供有效的短路保护，并降低电源设备和系统元件损坏的风险。

瞻芯 IVCR1401 内置固定的 200ns 消隐时间，以防止因开关因电流尖峰和噪声而过早被触发过流保护。可调节的正栅极驱动电压 UVLO 保护和固定的负偏置UVLO 保护可确保可靠的栅极工作电压。当发生UVLO 或过电流时，故障信号/FAULT 变低电平并向系统发出警报。

瞻芯 IVCR1401 具有可选的热焊盘，低传播延迟和失配的驱动，使 SiC MOSFET 能够以数百 kHz 的频率开关。集成的负压生成和 5V 参考输出可最大程度地省去片外LDO，减少外部组件数量。

值得一提的是，瞻芯 IVCR1401 已先后通过工规级（JEDEC）和车规级(AEC-Q100)认证，率先在业界实现基于8 引脚封装，集成负压驱动、退饱和及可调节 UVLO 的 SiC MOSFET 和 IGBT 驱动器的商用。

楚源 CY0168 电源采用了瞻芯 IVCC1102 图腾柱PFC控制芯片，搭配由瞻芯 IVCR1401 比邻驱动芯片驱动的瞻芯 IV1Q06040T4 碳化硅 MOSFET，实现对传统二极管方案的全面取代，有效避免了传统二极管拉低转换效率的影响，提升了电源整体效率。

楚源 CY0168 电源产品的定型量产，进一步印证了采用图腾柱PFC模拟控制芯片，搭配碳化硅器件，能降低PFC电路应用门槛，快速推出高效率、高可靠性的电源产品。

瞻芯电子是中国领先的碳化硅（SiC）功率半导体和芯片解决方案提供商，2017年成立于上海，致力于开发碳化硅功率器件、驱动和控制芯片、碳化硅功率模块产品。

瞻芯电子在国内率先实现自主开发并掌握6英寸SiC MOSFET产品以及工艺平台，致力于围绕碳化硅功率半导体应用，为客户提供一站式(Turn-key)芯片解决方案。

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