基于IVCC1104和 ICeGaN®的2.5kW图腾柱无桥PFC方案

Cambridge GaN Devices(CGD)是一家无晶圆氮化镓(GaN)功率器件生产商，致力于开发节能高效GaN功率管和IC。该公司专利产品ICeGaN®通过高度的集成化，极大地简化设计流程，加速产品落地。

图1：方案实测效率曲线图

“瞻芯电子现有的2.5kW图腾柱PFC参考设计方案是基于TO-247封装， 通过一块半桥适配子板，替换为ICeGaN® P2系列的25mΩ GaN IC，在不修改驱动、控制策略、电路拓扑的情况下，即可正常运行。测试结果证明了ICeGaN® 能大幅缩短工程师学习和新品开发周期，加速GaN在大功率电源设计的导入和产品落地。同时，也对瞻芯电子的CCM PFC控制器芯片IVCC1104的高性能和极致性价比，印象非常深刻。”

瞻芯电子首席技术官叶忠博士评价：
“ICeGaN®器件在2.5kW图腾柱PFC中首次上电就能工作，开关波形干净，尽管其DFN封装需通过TO247-4适配板焊接至主功率版，且栅极驱动和驱动电源走线较长，但从空载到满载均未发现异常或直通现象，展现出极强的抗噪性、易用性与高效能。这个项目的demo成功，再一次展现出瞻芯电子CCM TTP PFC控制芯片在适配宽禁带半导体器件，包括SiC MOSFET和GaN FET，以实现下一代高性能电源方案的便捷性和高效性。”

基于IVCC1104和ICeGaN的2.5kW PFC方案

这款方案选用简单、高效的图腾柱PFC拓扑，采用模拟PFC控制芯片，搭配SiC或GaN功率器件作为高频开关管，都能大幅简化器件选型，降低物料成本，加快电源产品的开发速度，因此已开发出多种衍生PFC电源方案，功率范围覆盖330W~3000W，并展示出优秀的性能、效率表现。

图2:2.5 kW图腾柱PFC方案样机

图3:图腾柱无桥PFC工作原理

主控芯片:采用模拟图腾柱PFC控制芯片IVCC1104，内置高速、精确、可靠的模拟控制器，相比于数字控制芯片，封装更紧凑(16pin)，无需编程调试，还能解决一系列控制难点，保障开关电源方案的高效率、高可靠性，助力产品快速开发与推广。

图4:2.5 kW图腾柱PFC主控制板

高频开关管:选用ICeGaN® IC(CGD65C025SP2)将栅极接口电路、保护功能与主功率管单片(650V/25mΩ GaN HEMT)集成，可直接和瞻芯电子IVCR1401驱动或市售通用Si/SiC驱动芯片兼容，只需进行简单的改动就可以无缝替换传统的Si器件，实现效能提升。

图4:ICeGaN@IC产品

测试环境介绍

在瞻芯电子的2.5kW图腾柱PFC方案中，把原650V SiC MOSFET换装ICeGaN®IC产品CGD65C025SP2，并沿用栅极驱动IVCR1401芯片。

图5:lCeGaN®IC产品在原方案应用

空载启动波形:

点评:空载启机的电流无异常大电流，波形比较平滑。

负载1250W，Vin AC=115V空载上电测试波形

负载2500W，Vin AC=230V空载上电测试波形:

点评:与使用瞻芯SiC MOSFET一样，AC电流过零点的波形都非常平滑，无尖峰和明显的台阶，IVCC110x的专利过零点技术在此体现的很好。

图6:PFC方案功率因数

图7:PFC方案THD谐波数据

该方案验证成功，再次表明IVCC1104芯片不论搭配碳化硅(SiC)器件或氮化镓(GaN)器件，都能极大的缩短工程师开发产品的周期，降低应用门槛，带来更大的项目收益。