新品首发 | HP1011：高性能双相交错 PFC 数字控制器

随着 PFC 技术的发展，不断有新型 PFC 拓扑结构提出，如单相 PFC、交错并联 PFC、传统无桥PFC、图腾柱无桥 PFC 等。交错 Boost PFC 系统不仅具有并联系统的所有优点，还能减少输入电流纹波，降低开关管的电流应力。在中大功率场所通常采用工作于电感电流连续导电模式(Continue Conduction Mode，CCM)的交错并联Boost PFC 变换器。

对于中大功率的 PFC 应用场合，慧能泰HP1011+HP3000 的组合提供了绝佳的 300 W ~ 3 kW 大功率，高性能、低系统成本的 PFC 解决方案，有利于高功率密度，扁平化的设计，帮助客户轻松地设计出高性能，高可靠性的开关电源产品。

图一 HP1011 引脚定义＋封装图

HP1011 是慧能泰首颗双相交错 CCM 模式 PFC 的数字控制器，采用平均电流控制，其数字架构基于高速数字状态机架构，并集成了高性能模拟前端以及高速比较器，确保了 PFC 的高性能实时控制。HP1011 可在连续导通模式（CCM）、不连续导通模式（DCM）以及突发模式（Burst Mode）智能切换，具有良好的轻载效率；HP1011 芯片本身功耗低至 30 mW。在睡眠模式下，芯片的供电电流将降低至 1 mA。HP1011 支持自动通道管理功能，在设定的较低功率条件下平滑加载和减载，改善 PFC 转换器负载瞬态响应并进一步提升中低负载下的效率。HP1011 支持两相间电感电流动态均衡，两相间电感电流有效值偏差小于5%。

HP1011还集成了完善的可编程保护功能，包括：逐周期电流限制保护、浪涌过电压保护、输入电压过压/欠压保护、输出电压过压/欠压保护、输出反馈电压开路保护等，保护功能参数与使能均可独立配置。HP1011 仅需通过图形用户界面（GUI）软件即可对芯片功能进行设定以满足新方案的需求，极大的便利了终端产品设计，缩短客户 Go-to-Market 时间。

作为国内首家数字 CCM 双相交错 PFC 芯片方案，灵活的设计特点，使其可广泛应用于空调和白色家电、高性能计算机、5G/ 电信电源、工业电源、超高密度 (UHD) 电源、带有 IGBT 的 PFC 电源等系统。

芯片特性

• 高灵活度数字 PWM, 支持 20 kHz – 200 kHz 工作频率                                                                                                       

• 高性能模拟前端

• 高性能数字控制环路

• 增强的动态环路响应

• CCM、DCM 以及 Burst 多模式工作

• 两相间电感电流动态均流

•逐周期（CBC）电流峰值限制

• 可编程单切相运行（Phase Shedding）

• 支持高压直流输入

• RMS 功率计量

• 智能继电器控制，浪涌电流控制

• X电容器放电控制

• 丰富完备的可编程保护功能

• 低功耗, 在睡眠模式（Sleep Mode）下芯片供电电流低至 1mA

• I2C 和 UART 接口通过易于使用的图形用户界面 (GUI) 进行编程

                                        

                图二 HP1011 典型应用电路图                                                       图三 HP1011 图形用户界面（GUI）

 

亮点一：电路精简，高效集成

HP1011 采用 4 mm x 4 mm QFN-24L 封装，集成高速ADC、高精度比较器等高性能模拟前端，与 HP3000 搭配形成系统解决方案。同时也集成了浪涌电路控制、功率计量、通讯接口等电路，外围电路精简，整体方案紧凑，占用 PCB 面积小，节省电路板空间，有效降低BOM 成本。

亮点二: 模式切换与切相功能（Phase Shedding）

HP1011 支持 CCM、DCM 以及 Burst 模式无缝切换，同时可配置开关频率展频优化 EMI 性能。另外，可编程切相运行功能可使系统在设定功率下可自动关闭任一通道，提升轻载效率。

图四 1000 W 双相交错 PFC 评估板效率曲线

亮点三：相电流动态均流

HP1011 支持相电流动态均流功能。通过 GUI 软件可配置使能两通道间电感电流动态均流，双相间电感电流平均电流有效值偏差小于 5%。

图五 启用相电流动态均流，在双相参数较大差异下依然可以实现均流

 PF 以及 THD 测试

下图分别展示了 100 VAC、230 VAC 输入、全负载范围条件下，HP1011 的 PF、THD 测试结果。

图六 1000W 评估板的 PF 曲线

图七 1000W 评估板的 THD 曲线

HP1011 与友商同类产品的性能对比

HP1011 相对于同类友商产品，具有更高的集成度、更好的灵活度、更丰富灵活的保护配置并支持多种外部通讯接口。相关对比信息如下表所示。

慧能泰同步推出了 HP1011 1000W 的评估板。该评估板基本参数如下：

• 输入电压范围：90 VAC ~ 265 VAC

• 输出电压: 400 VDC

• 输出功率：1000 W

• 典型效率：98.5%

图八 采用 HP1011 的 1000W 评估板

HP3000 是慧能泰 HySwitch 产品系列下的一款双通道低侧驱动器，与 HP1011 搭配可形成系统级双相交错PFC 的解决方案。

体积小，强耐压：HP3000 采用封装 SOIC-8L 以及2 mm x 2 mm DFN-8L 极小封装，客户可以针对不同的应用场景挑选对应的封装直接替换。

图九 HP3000 引脚定义＋封装图

HP3000 拥有业界领先的耐压能力：35 V的VDD供电引脚耐压，-12 V 输入引脚耐负压。驱动上拉/下拉电流，开关延时，开关延时匹配等关键电气参数均优于同类产品。

完备的可靠性认证：

HP3000 凭借其优异的性能和高可靠性，通过了完整的JEDEC 可靠性标准测试，具有完备的可靠性。

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