온세미 NCP1680 PFC 컨트롤러, 2021 파워베스트 어워드 수상

온세미(onsemi)는 업계 선도적인 NCP1680 CrM(Critical Conduction Mode) 브리지리스 토템폴(bridgeless totem pole) 역률보정(PFC) 컨트롤러가 일렉트로닉 디자인이 수여하는 ‘파워베스트(PowerBest)’ 어워드를 수상했다고 밝혔다. 2021 파워베스트 어워드는 2021년 한 해 동안 엔지니어의 우수한 설계를 지원한 소수의 전력 전자 제품과 그 개발자들을 기념하는 상이다.

온세미 NCP1680은 혼합 신호 컨트롤러를 이용해 브리지리스 토템폴 PFC를 독보적으로 구현했으며, 이를 통해 설계자가 효율을 개선하고 고성능 전원 공급 장치의 비용과 설계 복잡성을 줄이도록 한다는 점에서 어워드를 수상했다. 해당 컨트롤러는 최대 350W의 전력 수준에서 범용 주전원(90-265 Vac)으로 작동하는 초고밀도 오프라인 전원 공급 장치에 적합하다.

브리지리스 토템폴 PFC 토폴로지는 240W 파워 서플라이에 사용되는 기존 PFC 회로의 입력에서 약 4W의 손실(전체 손실의 약 20% 상당)을 야기하는 다이오드 브리지를 제거해 전력단 효율을 크게 개선한다. NCP1680은 펄스폭변조(PWM) 스위칭 주파수에서 구동되는 고속 스위칭 레그와 AC 라인 주파수에서 작동하는 보조 레그를 위한 제어 신호를 제공한다. 해당 컨트롤러는 기존의 슈퍼 접합(super junction) 실리콘 MOSFET에서 실리콘 카바이드(SiC) 또는 질화 갈륨(GaN) 트랜지스터에 기반한 광대역 갭 소자에 이르기까지 거의 모든 스위칭 장치와 함께 사용될 수 있다.

NCP1680은 새로운 전류 제한 아키텍처와 라인 위상 검출 메커니즘을 사용해 브리지리스 토템폴 PFC 설계를 단순화한다. 제어 루프는 밸리 스위칭(with valley switching)을 통해 상시 CrM 아키텍처를 지원한다. 오늘날 경부하 작동에 대한 글로벌 효율 기준을 충족시키기 위해, 주파수 폴드백(fold back) 작동 시 밸리 동기화 턴온(valley-synchronized turn-on) 및 불연속 전도 모드(DCM)로 작동한다.

완전한 기능을 갖춘 토템폴 PFC를 구현하려면 몇 가지 간단한 구성 요소만 외부에서 필요하므로 공간 및 구성요소 비용 또한 절감된다. 홀 효과(Hall Effect) 센서가 필요 없는 사이클별 전류 제한은 구성요소의 수를 더욱 감소시키면서 구현된다.