前言

驱动交流电源高效运作的PFC芯片,可优化输入电流波形,使电流与电压同相位运行,从而有效提高功率因数、减少谐波干扰,为下游DC-DC变换器提供更稳定的输入电压。临界导通模式(CrM)因其在波谷时刻导通的特性,可有效降低开关损耗并兼顾中低功率区间的更高效率,成为中小功率快充及适配器领域的首选。

第三代宽禁带半导体技术的成熟,也让GaN器件凭借更高的电子迁移率与更低的导通电阻,可在数百千赫兹甚至更高频率下稳定工作,进而大幅缩小磁性元件体积并提升整体功率密度。通过将优化的栅极驱动器与GaN HEMT集成于同一封装,可有效抑制栅极环路电感与寄生,提升动态响应与系统稳定性。在此趋势下,数字控制与宽禁带半导体的深度融合,正为PFC方案带来更高的效率与可靠性。

目前已有多家企业计划或已推出合封PFC芯片,接下来充电头网来详细汇总一下

其中东科半导体预计在2025年第二季度推出全新合封PFC芯片DK83XX系列,敬请期待。

Power Integrations

PI HiperPFS-5

HiperPFS-5 是 PI 推出的高集成度功率因数校正(PFC)控制器 IC,集成了 750 V PowiGaN™ 开关和无损电流检测功能,利用极低的开关损耗在整个负载范围内实现高效率。该器件采用低轮廓 InSOP-T28F 封装,配备源电位冷却垫,可将热量直接导入 PCB,消除散热片需求,在无需外部散热管理的情况下实现高达 240 W 峰值输出。

在准谐振非连续导通模式 (DCM) 下,HiperPFS-5 动态调整开关频率以减少损耗,较传统连续导通模式 (CrM) PFC 设计缩小约 50% 的升压电感尺寸,并支持使用低成本二极管。器件集成高压启动、自供电和自动 X 电容放电功能,无需辅助绕组或外部放电电路即可简化系统设计。在 90–305 VAC 通用输入范围内运行,并可在电网浪涌时持续承受高达 460 VAC 电压,确保全球范围内的电网兼容性。

HiperPFS-5 在 10% 至 100% 负载下可实现超过 98.3% 的转换效率,并在 20% 轻载时保持超过 0.96 的功率因数,从而降低损耗并简化 EMI 滤波设计。可编程 Power Good 信号和并联支持使多相 PFC 设计更易扩展,而集成的功率因数增强功能可补偿 EMI 滤波器和整流桥的失真。约 25 个外部无源元件即可实现完整 PFC 级,提供更加紧凑的解决方案,广泛应用于 USB PD 充电器、高功率适配器、LED 照明及工业电源等领域。

HiperPFS-5 符合 IEC 62368 安全认证并支持 –40 °C 至 150 °C 工业级温度范围,保证在恶劣环境下的可靠性和寿命。丰富的参考设计,包括 220 W 高效 USB-PD 和 500 W PFC 前端方案,可加速产品验证并优化不同功率系统的性能。

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SouthChip南芯科技

南芯SC3252

SC3252 是一款集成 650V GaN 开关管的高效 CrM 升压 PFC 控制器,采用多模控制策略以满足不同负载工况下的效率优化需求。在重载及满载时,芯片工作于临界导通模式,实现低开关损耗与高功率因数;当负载降低时,则切换至断续导通模式并结合山谷电流检测与频率折返技术,有效降低导通损耗;在无负载状态下,内部进入爆发(Burst)模式,进一步抑制空载功耗与噪声。芯片内部集成输入欠压、过温、过压和电感电流峰值限流等多重保护电路,支持 9 至 30V 宽范围 VCC 供电,极简外部元件即可实现高性能、高可靠性的 PFC 解决方案。

凭借超低无载功耗、无需升压电感次级绕组、以及 GaN 器件的极佳开关特性,SC3252 不仅能够保证全负载条件下的高效率与峰值功率因数,且在轻载和待机模式下实现极低能耗,非常适合用于 USB-PD 快充、便携式设备电源适配器、电视与显示器电源模组、LED 驱动、电动工具和电动自行车充电器等对体积、效率和功耗均有严格要求的消费及工业级电源应用。

充电头网总结

当前,PFC技术的迭代与宽禁带半导体材料的应用,正推动电源行业迈入高效化、高功率密度与小型化的新阶段。合封PFC芯片凭借其高度集成、低损耗与高可靠性的优势,成为产业链突破效率瓶颈的核心路径。Power Integrations、南芯科技等企业的全新方案,不仅验证了氮化镓器件与数字控制深度融合的技术潜力,更通过简化外围电路、优化动态响应,为电源设计提供了标准化、模块化的解决思路,进一步加速了高能效电源产品的商业化进程。

行业竞争格局的演变也印证了这一趋势。目前各大头部企业正通过差异化技术路径加速合封方案的商业化落地,推动PFC芯片向更高集成度、更优性价比迈进。值得关注的是,​​东科半导体也预计将于2025年第二季度推出同类合封PFC芯片​​,这一布局将进一步激发市场活力,促进行业技术迭代与供应链多元化。随着更多厂商入局,合封技术的规模化应用有望降低GaN方案门槛,加速中高功率场景的渗透。