NCP1681 — 01 引脚功能与关键规格（深度版）

对标 TI“Pin Configuration and Functions + Specifications”体例。数据全部来自 01_规格书全译（DS 表 1/3/4，NCP1681/D Rev.1）；标注「本库推算/推断」者为分析性内容。

本篇总结

1. SOIC-20 共 18 个有效脚（脚 17/19 为爬电距离移除），可按信号流分七组：供电地、电压检测（FB/PFCOK/VM）、线检测（LVSNS1/2）、电流检测（CS/ZCD）、谷底（AUX）、驱动（PWMH/PWML/SRH/SRL）、极性（POLARITY/INVPOL），外加 FAULT 故障输入。
2. NCP1681 的引脚哲学是“为图腾柱双向导电而生”：同一只快桥臂管在正/负半周期分别当开关管和同步整流管，所以电流检测要两只 CT（CS）加一个下降斜率通道（ZCD），还要 POLARITY/INVPOL 两个极性输出去控制 CT 消隐——这是它与一切“桥式 PFC 控制器”引脚层面的本质区别。
3. 每个检测脚都自带“防呆电路”：CS 有 1 µA 上拉（防开路）+ 230 µA 预启动阻抗检查（防短路，RFILT ≥ 1 kΩ 配合）；FB 有 250 nA 灌电流（开路 → UVP）；PGND 开路也能被检测（故障矩阵判 VPGND > 150 mV）。
4. PFCOK 是双向脚：对下级输出使能（10 µA/V 电流源 + 对地电阻 = 母线镜像），也接受下级命令（<0.5 V 持续 30 µs → 跳机/待机）——一颗脚完成系统级握手。
5. AUX 仅 Bx（多模式版）使用，且不能串隔直二极管（负半周期“谷底”是辅助绕组电压的峰而非谷，串二极管直接毁掉负半周期检测）；Ax（定频 CCM）必须把 AUX 接地。
6. 6 路驱动分两档电平：PWMH/PWML 是 5 V 逻辑（接隔离驱动器如 NCP51561），SRH/SRL/POLARITY/INVPOL 是 12 V 推挽（峰值 ±100/160 mA）——VCC 直接供电，注意它们不隔离。
7. 关键阈值速记：VCC(on) 10.5 V、VREF 2.5 V、限流 1.4 V（Bx 低线）、BO 1.1/1.0 V、线范围 2.36/2.22 V、FAULT 0.4/3.0 V——记住这六个数，手册里八成的判断题都能答。

1. 引脚总览（20 脚，顶视）

脚 17/19 的移除不是缺省，而是加大相邻高压脚间的爬电距离——图腾柱应用里 LVSNS 类脚挂着近似母线电位的分压网络，窄体封装间距不够安规裕量。布板时这两个位置必须空置。

信号流一眼图（左进右出，与内部框图对应）：

 线电压 ─分压─ LVSNS1/2 ─差分整流─ VLINE ─┬─ 极性 ─→ POLARITY/INVPOL ─→ CT消隐
                                          ├─ 频率 ─→ SR/PWM 允许窗
                                          ├─ 幅值 ─→ BO/SAG/线范围
 母线   ─分压─ FB ─数字TypeII─ VREGUL ────┐│
 电流   ─CT×2─ CS ─┐                      ├─ 乘法器 ─ VM ─ PWM比较 ─→ PWML/PWMH
 电流   ─CT/电阻─ ZCD ┴─求和─ VCSZCD ─────┘       （+限流/CCM检测）
 谐振   ─辅绕组─ AUX ─谷底检测（仅Bx）─ 开通对齐 → 快桥臂
 故障   ─NTC/稳压管─ FAULT ─双电平─ OTP/OVP；PFCOK ↔ 下级握手

1.1 版本差异（订购信息，DS 表 2）

三型号同为 SOIC-20 窄体、2500 片编带卷盘。AUX 的用法由版本决定：Ax 接地、Bx 接辅助绕组——原理图选型时先把这一脚画对。

2. 逐脚详解

2.1 VCC（脚 15）与 AGND（脚 5）/ PGND（脚 12）

• 内部结构：VCC 监测三级——启动阈值 VCC(on) 10.5 V（9.75~11.25）、关断 VCC(off) 8.8 V、内部锁存/逻辑复位 VCC(reset) 4 V。供电电流：启动前 ICC1 1.8 mA、工作 100 kHz 开关 ICC3 3.3 mA（max 4）、跳机 ICC4 0.54 mA。框图显示 AGND 与 PGND 间有内部二极管对（图 3 底部）——配合故障矩阵“PGND 开路（VPGND > VCS(TEST) 150 mV → 禁 PWM）”可实现开路检测（机理属本库推断，检测行为是 DS 事实）。
• 为什么需要两个地：AGND 承载 µA 级采样与毫伏级阈值比较；PGND 承载 6 路驱动合计百 mA 级脉冲回流。混用会把限流比较器的地弹直接变成电流误判。
• 怎么接：单点连接（星形），PGND 就近接驱动器去耦电容地，AGND 接 FB/LVSNS/VM 分压网络地。VCC 就近放 ≥100 nF（DS 测试条件即 CVCC=100 nF）+ 10 µF。
• 怎么算：VCC 供电能力 ≥ ICC3(max) 4 mA + 慢桥臂/极性输出的栅极平均电流（工频开关，可忽略）+ 消隐电荷泵平均电流（µA 级）。1.7 V 迟滞（min 1.2 V）意味着：启动瞬间电流跳变（1.8→3.3 mA）在源阻抗上压降必须 <1.2 V → 源内阻 <约 360 Ω（本库推算），辅助电源走长线/二极管降压时要核对。
• 接错会怎样：VCC 落在迟滞带（8.8~10.5 V）内器件拒绝启动——这是有意设计：保证启动大电流不把 VCC 拽穿 VCC(off)。AGND/PGND 接反 = 采样阈值全错 + 驱动回流绕大环，轻则 THD 恶化重则误保护。

2.2 FB（脚 3）——电压环入口与输出保护总汇

• 内部结构：母线电压经外部 RFB1/RFB2 分压后，先送采样保持（S/H），再进数字误差放大器（等效 Type-II：零点 1.44 Hz、极点 68.2 Hz、中频 13.6 dB）；FB 同时被软 OVP（2.625 V=105%）、快 OVP（2.7 V=108%）、UVP（0.3 V=12%）、DRE（95.5%/98%）、BUV（2.0 V=80%）五组比较器盯着。开路保护：250 nA 灌电流（max 450 nA），FB 悬空时把脚拉到 UVP 阈值以下。
• 为什么需要：PFC 的电压环带宽只有 5~10 Hz，FB 上的 100/120 Hz 纹波如果直接进环路会造成输入电流三次谐波失真——数字补偿器配合内部纹波消除电路专门治这个。
• 怎么接/怎么算：kFB = RFB2/(RFB1+RFB2) = VREF/Vout,nom。400 V 输出：kFB = 2.5/400 = 1/160，取 RFB2 = 10 kΩ、RFB1 = 1.58 MΩ（两只 790 kΩ/1206 串联，本库示例）→ Vout,nom ≈ 398 V。FB 偏置 250 nA 折算输出误差 = 250 nA×(RFB1∥RFB2)/kFB ≈ 0.4 V（0.1%，可忽略但要知道）。
• 开路/短路/接错：开路 → 250 nA 把 VFB 拉到 0.3 V 以下 → UVP 保护（禁 PWM+SR，PFCOK 拉低）；对地短路 → 同样触发 UVP；分压比接错 → 输出电压按比例错，分压比偏小直接软 OVP 打嗝。

2.3 PFCOK（脚 2）——系统握手

• 内部结构：受“VFB ≥ 98% VREF”标志门控的电流源，增益 10 µA/V（VFB=2.5 V 时输出 25 µA，min 23/max 27）；未达调节或故障时灌电流拉低（VPFCOK(low) ≤ 100 mV @1 mA）。同时是跳机命令输入：被拉到 VSKIP2 0.5 V 以下持续 TSKIP2 30 µs 即入跳机（命令须成串、频率快于 PFC 自身脉冲串）。
• 为什么需要：母线没建立之前禁止 LLC 启动（防浪涌、防失控）；下级轻载时反过来命令 PFC 跳机省待机功耗——一条线双向通话。
• 怎么接/怎么算：脚对地接一只电阻即得母线镜像电压：R = V需要/IPFCOK。例：下级 UVLO 阈值 1 V → R = 1 V/25 µA = 40 kΩ（本库示例）；下级比较器直接读这个电压。
• 接错会怎样：PFCOK 悬空 → 下级收不到使能；下级把脚死拉为低 → PFC 永远跳机（只有 0.54 mA 待机电流，“看起来不工作”）；注意它还门控同步 PWM 与慢桥臂 SR 驱动——达到调节前这些脉冲被整体禁用（防启动期反向电流，DS §25/§26）。

2.4 VM（脚 4）——乘法器输出/占空比调制节点

• 内部结构：跨导乘法器输出电流 IM 灌入外部 RM 生成 VM，PWM 比较器以 d = 1 − VM/VRAMP,PK（VRAMP,PK 3.75 V）给占空比。VM 电流能力 700 µA（Bx 轨位 2.5 V）。Bx 版还借 VM 做跳机检测：VM < VSKIP(th) 1.5 V 持续 TWINDOW 400 µs → 申请跳机。
• 为什么需要：这是“预测型平均电流模式”的物理核心——乘法器把 (A) 2 V 基准、(B) 重构电感电流 VCSZCD、(C) 数字补偿器输出 VCTRL 三者按式 2 合成 VM = (2×VCSZCD/VCTRL)·GVM·RM，占空比一步算出，不需要电流环误差放大器。
• 怎么接/怎么算：RM 由式 5 定上限（750 W/90 V 示例得 ≤48.1 kΩ → 取 47 kΩ，见 03 步骤 7），RM 并联对地电容取 50~100 µs 时间常数（47 kΩ → 1.5 nF）滤开关纹波。
• 开路/短路（推断，DS 未直述后果）：开路 → IM 无回路、VM 失定义，占空比调制失效，靠 OCP 后备；短路到地 → VM=0 → d→1（满占空比）→ 同样靠限流。布板上 RM/RC 必须贴近 IC，这条节点对噪声敏感。

2.5 LVSNS1（脚 18）/ LVSNS2（脚 20）——差分线检测对

• 内部结构：高输入阻抗差分检测 + 整流，重构 VLINE = |VLVSNS1 − VLVSNS2|。此一个信号派生五种功能：极性、线频率（41~72 Hz）、掉电/线路跌落（VBO 1.10/1.00 V）、线范围（VHL 2.36 V / VLL 2.22 V）、过零管理（主 PWM 100/120 mV、SR 180/200 mV、同步 200/220 mV 启停阈值）。绝对最大 5.5 V（电流 −2/+5 mA）。
• 为什么需要：图腾柱里交流线相对控制器地是浮动的——母线电压在两只慢桥臂管之间“翻转”，单端测量会随极性翻转而失效，必须差分。
• 怎么接/怎么算：两个高压节点各接一个分压器，KL_DIV = 100（式 1）：RUPPERx 5~10 MΩ（≥2 只 1206 串联承受压降）、RLOWERx 50~100 kΩ；1% 采样使 230 VAC 峰值 ≈ 3.25 V、264 VAC 峰值 ≈ 3.73 V，均在 5.5 V 内。极性检测 RC 滤波 20~200 µs。LVSNS1 接升压电感的交流线侧、LVSNS2 接慢桥臂桥臂节点——接反则极性判定整体反转（灾难性，见 04 陷阱 1）。
• 接错会怎样：任一分压开路 → VLINE 失真 → BO 误判（650 ms 后复位）或线频率保护误触发；滤波过大 → 极性滞后 → 换向时刻错 → 过零尖峰。

2.6 CS（脚 6）与 ZCD（脚 7）——电流重构双通道

• CS 内部结构：四级功能叠在一个脚上——①逐周期限流 OCP1（VILIMIT1，前沿消隐 LEB 220 ns、传播 45 ns）；②第二级异常过流 OCP2（1.5×VILIMIT1，LEB 110 ns，触发后过应力定时 815 ms 才许新脉冲，连续 4 周期 → 关断等主复位）；③乘法器输入（上升斜率样本）；④Bx 的 CCM 检测（>350 mV 进 CCM 依据）与 THD 增强器（<70 mV 时段积分扩展导通时间）。防呆：1 µA 上拉（开路 → 脚电压升过阈值 → 脉冲终止）+ 预启动 230 µA 阻抗检查（VCS(TEST) 150 mV 门槛 → 要求 RFILT ≥ 约 0.7 kΩ，推荐 1 kΩ）。
• ZCD 内部结构：武装/触发双阈值（Bx 300/50 mV）比较器——既是退磁检测（CrM 谷底同步）、同步 (1−d) 管的使能/终止门控（配 TDT1 130 ns/TDT2 150 ns 死区），又是乘法器的下降斜率输入；还有 30/50 mV 浪涌电流保护和 1 µA 上拉。
• 为什么是两只脚：占空比时段电流流过“当前做开关管”的那只 CT，(1−d) 时段流过另一只——单通道永远只看半个波形；CS+ZCD 求和才重构完整电感电流，这是 CCM 预测控制与 DCM 死区补偿共同的原料。
• 怎么接/怎么算：CS = 两只 CT 二极管“或” + 单只 RCS + RFILT/CFILT（滤波常数 50~150 ns）；ZCD 可用高功率检流电阻（RZCD = RCS/NS，式 9）或同规格 CT。750 W 例：RCS = 5.6 Ω（1:100 CT），RZCD 若用电阻法仅 56 mΩ 但损耗 ≈8.9 W（本库推算）→ 实际应选 CT，与 CS 同匝同阻值。
• 开路/短路/接错：CS 开路 → 1 µA 上拉顶到阈值以上 → 每个脉冲被 OCP 掐掉 + 815 ms 节流；CS 短路 → 上电阻抗检查失败，禁止工作；ZCD 开路 → 同步管永不使能（效率降但不炸）+ Bx 丢失谷底开通；两通道增益不配平 → 乘法器输入失真 → THD 恶化（式 9 就是为配平存在的）。

2.7 AUX（脚 16）——谷底检测（仅 Bx）

• 内部结构：按极性换向的双阈值方案：正半周期辅助电压升过 200 mV（250/150）武装、跌破 100 mV（150/50）触发；负半周期完全反过来（跌破 100 mV 武装、回升过 200 mV 触发）。传播延迟 50/45 ns，最小脉宽 TSYNC 95 ns，脚偏置 1 µA。
• 为什么负半周期反着来：负半周期开关节点的“谷底”在辅助绕组上表现为峰（DS 图 25）——这是图腾柱与桥式 PFC 谷底检测的根本差异，NCP1681 用“边沿+阈值、按极性换功能”的复用方案低成本解决。
• 怎么接（DS 图 28）：RAUX1 串入（不串隔直二极管）、RAUX2 对地下拉（绕组摆高时分流、保护 ESD 器件）、肖特基 DAUX 对地钳位（防绕组负压把脚拉深）、CAUX 调校检测时序；具体阻容值 DS 未给（待核实，按调试定）。
• 接错会怎样：串了二极管 → 负半周期谷底全部丢失 → 高压硬开通、效率与 EMI 双输；Ax 版 AUX 悬空不接地 → 行为未定义（DS 明令 Ax 接 GND）。

2.8 PWMH（脚 14）/ PWML（脚 13）——快桥臂逻辑输出

• 内部结构：5 V 钳位逻辑输出（VPWMx(high) 5 V，4.5~5.5），ROH 15 Ω/ROL 5 Ω，峰值 ±100/160 mA（设计保证），95 ns/30 ns @1 nF。正半周期 PWML 占空比受控（PWMH 可选同步），负半周期反过来。
• 为什么是 5 V 逻辑而不是栅驱：快桥臂一个参考点在母线、一个在近似地，直接驱动不现实；IC 只发逻辑，抬升/隔离交给外部驱动器（DS 推荐 NCP51561 隔离双通道）。
• 怎么接/怎么算：驱动器输入侧按 5 V 逻辑接口配；死区预算：TDT1 130 ns（防直通）+ 驱动器传播延迟——快桥臂开关延迟预算 ≈130 ns + 2×驱动器 tPD（本库推算），选驱动器时核对。
• 接错会怎样：PWMH/PWML 对调 = 极性映射错乱，上电即过流；这两脚短路到 VCC（>5.5 V）超绝对最大额定。

2.9 SRH（脚 9）/ SRL（脚 10）——慢桥臂驱动

• 内部结构：12 V 推挽（钳位 12 V，VCC=30 V 时；最小驱动电压 9 V @VCC(off)+100 mV），185/125 ns @1 nF，45/30 Ω。受三重门控：VSR 启停阈值（180/200 mV）、线频率监测合法、PFCOK 置高。
• 为什么 IC 直接给 12 V 驱动：慢桥臂以工频开关、两管源极分别近似接地/接母线（相对控制器地浮动但由 POLARITY 逻辑保证同一时刻只开对应管），驱动功率小（Qg×50 Hz），IC 顺手就能带。
• 怎么接/怎么算：可直接驱动 Qg 适中（<100 nC 量级，本库经验值）的 600/650 V SuperFET；大电流管加一级图腾柱缓冲。栅极电阻按 185 ns 上升时间反推：RG ≈ (45 Ω+RG) 决定环路，取 5~10 Ω 起步（本库经验）。
• 接错会怎样：SRH/SRL 对调 = 正负半周期慢桥臂全开错管 → 输入经体二极管短路路径，炸管级故障；轻则线频率保护 100 ms 内禁 SR。

2.10 POLARITY（脚 11）/ INVPOL（脚 8）——极性输出对

• 内部结构：与 SRx 同规格的 12 V 推挽对，输出内部极性检测滤波后的结果；INVPOL 为其反相。极性检测本身有 200 µs 毛刺滤波器（tPOL_FILTER）+ 可选外部 RC（20~200 µs）。
• 为什么成对给：主用途是驱动 CT 消隐电路（图 31 双 PMOS + 电荷泵）：消隐逻辑是反相的——POL/INVPOL 为低时消隐开关闭合（短接 CT 二次侧）、为高时断开。一正一反正好服务两只 CT。
• 接错会怎样：接反 → CT 在错误半周期被短接/放行 → CS 上出现错误斜率 → 电流环在半个线周期内失准（THD 恶化、误限流），且不易察觉——调试时必须用示波器核对（04 陷阱 3）。

2.11 FAULT（脚 1）——双电平故障输入

• 内部结构：下限比较器 VFLT(OTP) 0.40 V（46 µA 上拉电流源配合 NTC 判温；自恢复阈值 0.92 V；启动消隐 5 ms；滤波 30 µs）+ 上限比较器 VFLT(OVP) 3.0 V（锁存，需主复位；滤波 30 µs）+ 中间保持钳位 1.7 V/1.55 kΩ。
• 为什么双电平：一路复用两种时效不同的保护——OTP 要自恢复（散热器凉了继续跑），VCC 过压要锁死（IGBT/栅驱动安全第一）。
• 怎么接/怎么算：NTC 到地：跳闸点 RNTC < 0.4 V/46 µA = 8.7 kΩ，恢复 RNTC > 0.92 V/46 µA = 20 kΩ。选 100 kΩ、β≈4050 NTC（本库示例）→ 约 90 ℃ 跳闸、65 ℃ 恢复。VCC-OVP：VCC 经稳压管（如 14 V）+1 kΩ 接 FAULT → VCC≈18.2 V 时上拉电流压过钳位（1.7 V/1.55 kΩ ≈ 1.1 mA）触点锁存（数值为本库推算），保护 20 V 级外部栅驱动器。
• 接错会怎样：NTC 开路 → 脚被 46 µA 拉到钳位 1.7 V → 仍在正常带 → OTP 保护无声失效（这是该拓扑的固有盲点，推断；量产须加 NTC 在位检测或系统级监控）。脚悬空（未接 NTC 也未接稳压管）= 同样静默正常，但两个保护都没有。

3. 关键参数的设计含义（≥15 行）

精炼要点

附录 A：绝对最大额定值与热设计要点（DS 表 3）

绝对最大表的两条“隐藏豁免”（注 1）值得记住：AUX/ZCD 等 5.5 V 上限是配合 ESD 结构的电压上限，只要脚电流限在 −2/+5 mA 内允许过压/负压——这正是 DAUX 允许把 AUX 拉到负压、CT 消隐电路允许 CS 附近摆动的法理依据。

附录 B：测试条件速记（DS 表 4 表头）

全部典型值对应 TJ=25 ℃，min/max 对应 −40~+125 ℃ 全温；标准测试条件：VCC=12 V、VLVSNS1=1.2 V（≈120 V 线幅值，低线工况）、VFB=2.4 V、CS/ZCD/AUX 静态 0 V、各逻辑脚 100 pF 负载。两张“例外卡片”要记得：高线类参数（VILIMIT1(HL)、IM1,HL）把 LVSNS2 抬到 4 V/线压 3 V 才生效——表里高低线两行数值不同就是这个原因；谷底检测类参数分正/负半周期两行（LVSNS1=1.2 V vs LVSNS2=1.2 V），对应 §2.7 的阈值互换。

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