最先进的PFC控制IC

最先进的PFC控制IC 最先进的PFC控制IC NCP1600 简介:节约功耗的高压PFC控制器 NCP1600是一个有源功率因数控制器，其功能如同一个升压预调整器，可用在脱线电源中。NCP1600是一个为中，小功率设计的最新控制器，满足各种高功率密度电源的需要，仅用很小PCB板面积，减少了外接元件数，仅有很小功耗，两个比较器C6，C7就建起了该器件的待机低功耗功能，用这两个比较器，PFC控制器自动的工作在正常型和备用型(跳跃式工作)，以便轻载时节约功耗。 NCP1600可以实行跟随式升压工作方式，这是一种最新的工作模式，它可以大幅度减小升压电感的尺寸及功率开关的规格，最终使整个系统成本有效降低。NCP1600也可以工作在传统的恒定输出电压状态，任何中间解决都能很容易的实现，这种特性使得它成为理想的最佳的宽输入电压的应用领域。 IC特色 *极低损耗脱线起动。 *标准恒输出电压，或跟随方式输出电压。 *PFC在轻载时进入跳跃式工作。 *可选择开关频率的上下箝制。 *其禁止端可停止PFC部分的工作。 *延迟式重新起动。 *输入欠压锁定。 *反馈环路，开环。 *输出过压比较器作输出过压保护。 *电压型工作。 *逐个周期锁定，准时控制。 *恒定导通时间工作，省去外加乘法器。 *图腾柱输出驱动 。 *改善调整率的动态性能。 *内部基准电流源。 *内部前沿消隐以免除噪声。 典型应用 *监视器，电视机电源。 *个人电脑电源。 *笔记本电脑电源。 *中大功率适配器。 IC的16个端子功能 1. 模拟地。 2. 基准电压源6.5V。 3. 重新起动延迟，接一对R.C，设置延迟时间，在此时间后，IC关断内部起动用的Q1。 4. 此端接收从输出电压端反馈回来的电流。 5. 此端接收一个负压信号，它正比于通过升压电感的电流，接在检测电阻处，零电流检测时提供重新起动命令，执行峰值电流限制，Sensen电阻调节过流保护。 6. 电流镜象，输出一个电流与4pin相同，此信息用于禁止PFC升压器工作在备用状态，过压及欠压保护。 7. 该端分压基准，以设计出在备用时的最低输出电压值。 8. 备用状态端，此端电压低于1.17V时即进入备用状态。 9. 功率地。 10, 驱动输出。 11,Voc高于15V开始工作，低于8V停止工作，最高工作电压30V。 12,CT最小导通时间控制，接一电容到V控电压。 13,Vcon在此端接一电容到地，调节带宽，典型为20Hz。 14,频率箝制，接一R.C以便设置最高开关频率。 15,NC 16,接至高压线路，AC整流之后。 工作简介 为满足立法上对线路谐波电流的要求，需要加功率因数校正，此数据表描述了一个单片控制器的工作状态。 多数脱线应用都要用整流桥整流，然后用一支Bulk大电容滤波，形成一直流电压，此技术使电网有着很高的谐波电流，会使功率因数变坏，为此在整流器后加一个PFC的预调整器，形成一个恒定电压。 NCP1600即为此开发出来的环球成本最低的一颗IC。 工作描述 NCP1600要从输出电压接一串电阻送到4pin ,流入电流为 Ipin4=Vo-Vpin4/Ro Ro:反馈电阻 Vo:输出电压 Vpin4:四端箝制电压 反馈电流与基准电流相比，然后输出一信号，以便形成如图6示出的跟随特性。根据功率及输入电压，输出电压调整的水平，让其在两个数值之间变化，即Voreg-L和Voreg-H其对应电流为Ireg-L及Ireg-H。 反馈电阻必须选择如下，它要等于 振荡器充电电流取决于反馈电流，实际上 I charge=2* Io2/ I ref 此处，Icharge 为振荡器充电电流。 Io 为反馈电流(进入4pin的)。 Iref 为, Vpin4是4pin的箝制电压。 实际上,Vpin4为2.5V与Vo比较是一个非常小的电压，方程式可简化为 I charge = 2* Vo2 / Ro2 * I ref 必须注意，振荡器端子(12pin)有一个 ton = Cpin12* Vcontrel / I charge 此处，tom为导通时间。 C pin12为整个振荡器电容( by kosc 参照电器特性中的振荡器部分 Ton(max) = Cpin12*Ro2 / kosc * Vo2 此方程式展示出最大导通时间 Vcs = -(Rcs * I L) 此处 IL是电感电流。 Rcs为检测电阻。 Vcs为Rcs上测得的电压。 负的电压信号Vcs通过一个电阻ROCP加到电流检测端，该端内部由负向箝位(-0.7V)保护。以防止晶片反偏。 由于PIN5电压低于-60mv，电流检测比较器会复位PWM的锁存，并强制栅驱动信号变低，在此条件下，功率MOSFET不能导通。在导通期间，5PIN信息用 OVP比较于过流限制，此时它服从于关断时间2.9V)，当此电压高于VC4时，器C4将被禁止，PFC的栅驱动也被禁止，结果保持BULK大电容的电压在设定水平上。选择外电阻值，OVP电压即可以确定，与此特点相关，BULK电容上的电压可以设定在400V以下，这样就可以选择成本低廉的大电解电容了。 欠压保护和反馈环开环检测 参看图11。很相似，PFC的功能会被略过，直到6PIN电压超过0.75V，这个特点用来防止PFC拉动一个大电流，此时线路电压会降到规定值以下，为了保护功率元件，就要关断PFC功能，该保护特点还可用在反馈环开环检测，也就是当 反馈电阻开路时，就没有电流流进FB端，(4PIN)，为此6PIN电压将减小，于是保护功能实现。 开关频率箝制 参看图12开关频率箝制，频率箝制功能可以采用将FC端电压推向更高达到频率箝位阈值的方法实现。此时频率箝制功能将被禁止。PFC栅驱动导通要取决于CS端的零电流检测。 采用接一RC到频率箝制端子，PFC栅驱动导通取决于FC端电压和CS端的零电流检测，当FC端电压达到它的阈值，PFC栅驱动导通就只靠CS端的零电流检测了。 对最好的结果，最小导通时间由FC端的R及C的量值决定。会如下选择，TS(MIN)= TON + TOFF(FC)输出驱动在频率箝制端电压小于2V时就被禁止。当输出驱 动为高电平时，C会通过 基准部分 一个- VIN / LP)。 此处，VO是输出电压。这种顺序在电流为零时终止。在此间隙中，它正比于输出和输入电压之间的差。 为此，跟随升压方式的关断时间变得更长。对于一个给定的峰值电感电流更长的关断时间，较小的功率开关占空比以及相应的导通损耗。这就是这种技术的第一个含义，即MOSFET的导通损耗减小了。 关断时间的增加还有一个结果，即开关频率也减小(对给定的电感值)，针对这种情况，升压电感要选择得足够大。以便控制开关频率到可接受的水平。一个可以立刻看到的跟随升压式的第二个特点是:与传统相比，它可以用较小的更轻的更便宜的电感。最后，这种技术的使用带来的是整个系统成本的减少，不论是电感，电容还是开关元件。 跟随升压式实施方法 在NCP1600中导通时间根据反馈电流水平来控制是很困难的，两个区域可以决定它: 当反馈电流高于IREG L，调整方块的输出VCONTROL被调制，并使输出电压达到 预定值。 在另一方面，当反馈电流低于IREGL时，调整方块输出，且使导通时间达到最 大。正如在PWM锁存部分的说明，导通时间会反比于输出电压的平方。跟随升压式在此条件下有效，且导通时间由输出电压高低简单地限定，注意:在此方程中，反馈端电压与输出电压的比较(VPIN1)被忽略。 =(CPIN12*RO2)/(KOSC*VO2) TON = T ON(MAX) 此处:CPIN12为总振荡电容。(CINT+CT) KOSC为振荡涌动与整个振荡增益之比。 VO为输出电压。 RO是反馈电阻。 另一方面，升压拓扑有其自己的规则，它会命令在导通时间=(4*LP*PIN)/VPK2 此处，VPK是交流AC线路峰值电压。 LP为电感值 PIN为输入功率 结合上面两公式，即可得到跟随升压方式的VO表达式: VO=(RO/2)[ CPIN12 /(KOSC* LP* PIN)] 0.5 * VPK 此外，输出电压VO线性跟随AC线路幅度升压，传出给定功率。输出电压特性如图15及图16描述。实际上，图15已表示出输出电压会聚在一个稳定的均衡水平。首先在给定的AC线路电压。导通时间由所需功率决定，然后，跟随升压特性可以按导通时间给出对应的一个输出电压。 综合这两个规律，它会使输出电压达到给定的水平。 还有一点要注意:系统要整个都处在稳定状态。 如果输出电压增加。使其超出给定的均衡水平，则导通时间会立即根据跟随升 压规则变小。这就会使给出的功率变小，随之，供给的功率也变低，输出电压也将返回。 在相同条件下，如果输出电压降低，会有更大的功率传输过去，输出电压也将 回升。 工作模式选择 工作模式可以用调节振荡电容值的方法简单地选择。如图16所示，输出电压首先随AC线路线性增长。然后，就箝制在设定值(例如400V)。在传统形式, 线 性区必须被排斥，这就根据所定的振荡电容来实现。要确保送出所规定的最大功率。此时输出电压达到由功率和输入电压定出的要稳定的数值。 实际上，这就意味着，无论在何种输出功率和输入电压条件下，跟随升压式将产生的输出电压值会高出要稳定的水平，如果不加以调整的话。换句话说，如果，VO低于输出稳定水平， VOREG?(RO/2)[CPIN12 /(KOSC* LP* PIN)] 0.5*VPK 随之， CT? -CINT+(4* KOSC* LP* PIN(MAX)* VO(REG)L2)/(RO2 * VPK2) 用IREGL代入得: CT? -CINT+(4* KOSC* LP* PIN(MAX)* IREGL2)/ VPK2 在跟随升压的情况，振荡电容选择得必须能达到所要获得的性能，为此，简单地选择振荡电容即完成工作类型选择。 待机工作 PFC升压预调整器进入待机工作取决于STB端电压，(即8PIN电压)它是一个高阻抗输入，并直接接到PWM部分的光耦输出以获取驱动PWM的负载信息。PFC升压预调整器会进入待机工作状态。此端电压会降至1.7V。 在C7输出电压为低时PFC就会在正常工作状态，在整个时间AND1门输出保持低电平。而当STB端电压降至0.5V阈值以下，C7输出变高AND1门输出将取决于C6，从电流镜流出PIN4的电流等于FB~IN端电流，它由BULK电容电压在输出处给出，PFC预调整器此时会禁止工作。此时6PIN电压高于7PIN电压。最小的PFC输出电压可由7PIN电压设置。7PIN电压根据待机状态决定。此电压可从基准电压分压获得。 在待机工作状态。PFC升压预调整器会进入跳跃周期工作。此时，AC线路电压降至预定值以下。最小PFC输出电压及升压预调进入关断状态。当AC输入电压高出预定值时，PFC工作恢复正常。