PFC和PWM开关电源控制器

2006-05-07 15:49:47来源: 电子产品世界

    Micro Linear公司的8引脚封装功率因数校正(PFC)和脉冲宽度调制(PWM)电源控制器ML4803,为设计低输入电流谐波畸变的高品质开关电源(SMPS)提供一切所必需的功能,使其元件数量明显减少,成本降低。

    根据IEC1000-3-2规范要求,SMPS必须采取谐波抑制措施。Bi-CMOS ML4803采用多项专利技术,将PFC与PWM控制器二合一集成到同一芯片上,并使二者同步化,把引脚由原先的至少16个减少到8个,成为目前引脚最少的PFC和PWM混合型IC。

    ML4803采用先进的AC输入电流整形技术,内含平均电流(或峰值)升压型前沿PFC。ML4803的PFC控制器,由新发明的单引脚误差放大器、电流限制比较器、Vcc过压保护(OVP)比较器、欠压锁定(UVLO)电路、基准电压(VREF)、控制逻辑及驱动输出级电路等部分组成;ML4803的高效后沿电流型PWM控制器,主要包括PWM比较器、DC电流限制比较器与PFC公用的振荡器、控制逻辑及驱动输出级等电路。图1为ML4803的内部结构方框图。

    ML4803-1的PFC与PWM控制器工作频率均为67kHz,而ML4802的PWM工作频率为PFC的2倍,即134kHz。ML4803的Vcc被箝位在17.5±0.8V,Vcc启动电流仅150μA,工作电流为2mA,欠压封锁门限为12±0.5V(滞后2.9±0.5V)。

    ML4803的PFC控制器VEAO引脚为DC-DC升压变换器单引脚电压误差放大器输入,通过电压反馈环路强迫PFC输出调整到设定的DC电压值。当AC输入电压范围为85~256V时,PFC升压变换器能输出恒定的±85V的DC电压。ISENSE引脚为电流感测输入,通过IC内电流限制比较器,迫使AC输入电流正比于AC输入电压的瞬时变化轨迹,保持正弦波波形,且与AC输入电压趋于同相位,因而可使系统功率因数达到0.99以上,几乎接近于1。PFC电路同时还执行峰值电流限制和过压保护功能,从而提高了系统的可靠性。

    ML4803采用了Micro Linear公司的同步前沿/后沿(LETE)调制专利技术,可使PFC级输出纹波减小30%,从而可使用较小容量的电容,并能明显提高SMPS的效率。

    ML4803可用作设计PCS、工作台、服务器和外部设备等高功率因数、低输入电流谐波失真的高品质SMPS。图2为用ML4803作为PFC与PWM控制器的典型应用电路。该SMPB适用于国际通用AC供电线路,AC输入电压范围从85V到270V,而无需选择开关。其输出功率为240W,DC输出电压是12V,线路功率因数高于0.99。

    在图2中,置于桥式整流器BRI和电解电容C1之间的电感元件L2、开关Q2与Q5、升压二极管CR1及U1(ML4803)的PFC控制器等,组成有源PFC升压式预调整器。R3为电流感测电阻,其电流检测信号经R4和U1引脚3监控;PFC变换器的DC输出电压经R13、R12分压采样,通过U1引脚4监控,从而在AC输入端产生正弦电流波形,并在C1两端产生385V的DC输出电压。R24、R26、C11和R31等为U1的Vcc启动元件。当PFC电路运行之后,L2的次级绕组则感生高频电压,并经CR8,CR15整流和C9、C21、C11等滤波,输出DC电压加至U1引脚Vcc,为U1提供工作电压和电流。U1引脚1输出驱动PFC脉冲,推动Q2、Q5开关。当开关开通时,电感电流IL2全部流过开关,而CR1截止;当开关关断时,CR1导通,电感电流IL2则全部流过CR1,向C1充电。

    U1引脚8输出PWM脉冲,驱动Q3、Q4开关。T1次边12V的DV输出经电阻分压器取样、U2参考放大器放大,并通过光耦合器U3反馈到U1引脚5,用作调节PWM占空比。很显然,这种高品质SMPS电路,与传统的全波整流电容滤波式的SMPS比较,不同点就是以ML4803中的PFC控制器为核心,增加了一级PFC升压变换器电路,以符合IEC1000-3-2规范要求。毫无疑问,采用ML4803作为控制器的SMPS,是一种全新型的绿色电路。

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