【導讀】現今電源供應器市場為因應全球減碳活動，已經將效能目標設定為更高效率、減少損失
、節省能源、降低成本
、提高係統容量為主。安森美(onsemi)提出最新高效能Totem Pole(圖騰柱) 結合全橋整流器之PFC IC NCP1680/1681設計方案，相較傳統PFC之轉換效率可以提升3%~4%，符合未來電源供應器之節省能源，降低成本，提高係統容量之訴求。加上NCP1680/1681快速的負載暫態補償響應，以及高規格安規等級各式保護功能
，特別是具有PFC-OK訊號供應後級電源時序控製
，NCP1680/1681應用達到高效率，高功率因子，以及高穩定性PFC應用。

為何要選用圖騰柱 PFC
？

以240W電源供應器設計為例
，現行常用的傳統PFC 級+LLC諧振DC-DC Convert的效率已經可以達到極致(97%+97%)，但主要功耗來自於橋式整流器(Bridge Diode)
，約占18% (以240W輸出功率計算)，而且橋式整流器需要散熱器(Heak Sink)幫助降溫，導致材料成本無法節省，如下圖。

為了減少橋式整流器的損耗
，可以將四顆二極體改用MOSFET取代

，另外PFC 輸出整流二極體亦可以改用MOSFET，以主動式IC控製M0SFET開關來達到降低二極體損耗，此一設計雖然可以降低損耗提升效率，但付出的代價是高昂的材料成本(低Rds_on 的MOSFET價格是Diode的數倍)。

3.僅需將幾個元件換位及移除就可以改成圖騰柱PFC 架構
，一樣可以達到降低損耗的效果，如下圖。

4.無橋式整流器圖騰柱 PFC 的電路僅需四個MOSFET 切換元件
，其中靠近輸入電源端定義為慢速臂(頻率同輸入電源50/60HZ)
，靠近負載端(Bulk 電容)定義為快速臂

 (65KHZ~100KHZ)，慢速臂可以用一般的Super Junction MOSFET
，快速臂建議用第三代 半導體(GaN or SiC) MOSFET，可以達到最佳的效率。

Totem Pole PFC動作說明

以上便是針對安森美圖騰柱PFC IC NCP1681/1680工作原理的說明，是否讓您在設計初期對於圖騰柱 PFC的工作原理有初步的概念了呢？事實上，隨著各家電源供應器設計大廠陸續導入 NCP1680/1681 Totem Pole PFC 設計，有越來越多除錯(Debug)的經驗累積，接下來本文將會針對 NCP1680/1681 應用須知及除錯經驗分享，以利後進設計者能節省時間
，更快上手。

NCP1681高功率圖騰柱PFC控製器

NCP1681高功率圖騰柱PFC控製器，主要為超高密度大功率離線電源，包括服務器電源、高性能計算機電源、通訊電源、工業電源和OLED電視電源等應用而推出。NCP1681專用於無橋圖騰柱功率因數校正(TP PFC)拓撲結構，工作在通用電源輸入電壓(90 - 265 Vac)，將非數字類控製TP PFC設計的優勢擴展到kW功率。滿足具有挑戰性的能效標準，如 “80Plus ”或 “CoC Tier 2”等(deng)在(zai)寬(kuan)負(fu)載(zai)範(fan)圍(wei)都(dou)需(xu)要(yao)達(da)到(dao)高(gao)能(neng)效(xiao)標(biao)準(zhun)的(de)應(ying)用(yong)場(chang)合(he)提(ti)供(gong)有(you)效(xiao)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)
，同(tong)時(shi)減(jian)少(shao)設(she)計(ji)時(shi)間(jian)和(he)成(cheng)本(ben)
，使(shi)方(fang)案(an)能(neng)更(geng)快(kuai)地(di)交(jiao)付(fu)給(gei)市(shi)場(chang)。在(zai)高(gao)壓(ya)輸(shu)入(ru)下(xia)，NCP1681 TP PFC方案的效率將達近99%。

一、PCB Layout 須知

二、Totem Pole PFC 開機建議步驟

1.先斷開次級側電路(DC-DC Converter)
，單獨測試PFC Stage 

，Vcc 由外部直流電源供應器供電，AC 輸入電壓緩慢增加(限製輸入電流)。

2.觀察電感電流及輸出電壓波形
，若有電流不平衡非Sinewave或目標電壓達不到，要立刻關機檢查。

3.慢慢加載(高壓負載)，持續觀察電感電流是否平衡？若有出現不平衡現象就要立刻關機檢查。

三、波形量測及問題除錯

因 PCB Layout 與 NCP1680/1681 開機成敗有很密切的關係，文中PCB Layout Guide係累積許多失敗經驗整理而成
，請務必遵循上述Layout Guide執行，可避免走很多冤枉路。另外，依據筆者經驗

，電感電流正弦波形是判定圖騰柱PFC正常動作與否的觀察重點，若有失真現象
，務必找出問題再進行操作。

來源：大大通

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