风扇4800 低启动电流PFC/PWM控制器组合

元器件信息   2022-11-22 09:38   394   0  

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特征

低启动电流(典型值为100微安)低工作电流(典型为2.5mA)总谐波失真低,功率因数高4800-ic/" title="ML4800产品参数、文档资料和货源信息" target="_blank">ML4800的Pin兼容升级平均电流,连续或不连续升压,前沿PFC转换速率增强跨导误差放大器用于超快速PFC响应内部同步前缘功率因数校正和牵引脉宽调制,减少存储电容器中的纹波电流在PFC和PWM部分之间可为电流模式或电压模式配置的脉宽调制

操作

附加的脉宽调制部分折回电流限制20V BiCMOS工艺在2.25V电压下,车辆识别号正常,保证开启脉宽调制VCC OVP比较器,低功耗检测比较器改善噪声的电流反馈增益调制器免疫断电控制、过电压保护、UVLO,软启动,参考正常提供16-DIP、16-SOIC(宽)封装

应用

台式电脑电源

互联网服务器电源

不间断电源(UPS)

电池充电器

直流电动机电源

监控电源

电信系统电源

分布式电源

说明

FAN4800是功率因数校正控制器,开关电源。功率因数校正(PFC)允许使用更小、成本更低的大容量电容器,减少电力线负荷和切换FET,并产生完全符合IEC-1000-3-2规范。打算作为工业标准ML4800的BiCMOS版本FAN4800包括用于实现前沿,平均电流,升压型功率因数校正和后缘脉冲宽度调制器(脉宽调制)。具有1A能力的门驱动器将需要外部驱动电路。低功耗要求可提高效率并降低组件成本。过电压比较器关闭PFC部分如果负荷突然减少。PFC部分还包括峰值电流限制和输入电压眉毛保护。可操作脉宽调制部分在电流或电压模式下,高达250kHz,以及包括精确的50%占空比限制,以防止变压器饱和。风扇4800包括提供短路保护。

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绝对最大额定值

“绝对最大额定值”是指那些不能保证设备安全性的值。设备不应在这些限制下运行。电气特性中定义的参数值表不能保证在绝对最大额定值。

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电气特性

除非另有说明,否则这些规范适用:VCC=15V,RT=52.3KΩ,CT=470pF,TA=-40°C至125°C。

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电气特性(续)

除非另有说明,否则这些规范适用:VCC=15V,RT=52.3kΩ,CT=470pF,TA=-40°C至125°C。

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电气特性(续)

除非另有说明,否则这些规范适用:VCC=15V,RT=52.3kΩ,CT=470pF,TA=-40°C至125°C。

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笔记:

1.这个参数虽然有设计保证,但并不是100%的生产测试。

2.包括连接到VFB引脚的其他电路的所有偏置电流。

3.增益=K×5.375V;K=(ISENSE–IOFFSET)×[IAC×(VEAO–0.625)]-1;VEAO(MAX.)=6V

功能描述

风扇4800由控制的平均电流组成,连续功率因数校正(PFC)前端端部和同步脉冲宽度调制器(PWM)后端。可在电流或电压模式。在电压模式下,从PFC输出总线可用于改善PWM线路监管。在任何一种模式下,PWM级都使用传统的后缘占空比调制。这个专利前缘/后缘调制导致可用的PFC误差放大器带宽和可以显著减小PFC直流母线电容器的尺寸。PWM与PFC的同步简化控制纹波引起的PWM补偿PFC输出电容器(PWM输入电容器)。这个风扇4800的脉宽调制部分与功率因数校正的频率相同。除了功率因数校正外,FAN4800还内置了许多保护功能。这些包括软启动、功率因数校正过电压保护、峰值电流限制、过电压保护、占空比限制和欠压锁定(UVLO)。功率因数校正功率因数校正将非线性负载视为交流线路的电阻负载。对于电阻器,电流从这条线画出的是与线电压,所以功率因数是1。一个一般的非线性荷载是电源,它使用一个桥式整流器和电容输入滤波器从线路馈电。峰值充电效应,发生在输入滤波器上这些电源中的电容器,产生短暂的高振幅从电源线流出的电流脉冲,而不是与线电压同相的正弦电流。如此电源对线路的功率因数小于一个(即,它们会导致出现在输入端的电源线频率)。

如果输入由这种电源(或任何非线性负载)产生的电流可使其瞬时跟踪输入电压振幅,对电源来说是电阻。保持设备拉电源的输入电流消耗从交流线路与输入电压,必须防止装置加载线路,除非与瞬时线路成比例电压。为了实现这一点FAN4800使用升压模式DC-DC转换器。这个转换器的输入是全波整流交流线路电压。桥后不应用批量筛选整流器,所以升压转换器的输入电压范围(频率的两倍)从零伏到交流输入的峰值并返回到零。通过强迫boost转换器同时满足两个条件,可以确保从电源线与输入线电压成正比。其中一个条件是升压转换器必须设置为高于峰值线路电压的。常用值为385VDC允许270VAC rms的高压线。第二个条件是从任何给定的瞬时电压必须与线路电压成正比。为转换器建立合适的电压控制回路,进而驱动电流误差放大器和开关输出驱动器,满足上述第一个要求。第二个要求是通过使用整流交流调整电压控制输出的线电压循环。这种调制导致电流误差放大器命令功率级电流直接变化输入电压。为了防止在升压电路的输出端出现纹波(通常大约在385伏直流电压水平上为10伏交流电压),从引入畸变开始通过电压误差放大器,带宽电压回路故意保持低。最后的改进是将PFC部分的总增益调整为与1/VIN成比例将系统的传递函数线性化为交流输入电压。因为风扇4800 PFC中的升压转换器是电流平均值,不需要坡度补偿。

1.PFC段

1.1增益调制器图显示了风扇4800。增益调制器是PFC,因为电路块控制电流环对线电压波形和频率,均方根线电压和功率因数校正输出电压。有增益调制器的三个输入:表示瞬时输入电压的电流(振幅和波形)到功率因数校正交流输入正弦波通过电阻转换成比例电流,然后在IAC处输入增益调制器。以这种方式采样电流最小化大功率开关电源所需的接地噪声转换环境。增益调制器对电流线性响应。

2。与长期均方根交流线成比例的电压电压,由整流后的线路电压得出缩放和过滤。这个信号被呈现给VRMS处的增益调制器。增益调制器的输出与VRMS成反比2(除了异常低的VRMS值,在这种情况下,特殊的增益轮廓可以限制电路元件在严重断电条件下的功耗)。VRMS与增益的关系称为K如图所示。

3.电压误差放大器的输出,VEAO。这个增益调制器对这种变化有线性响应电压。增益调制器的输出是电流信号,in两倍于直线的全波正弦波的形式频率。该电流施加在虚拟地面上电流误差放大器的(负)输入。就这样,增益调制器形成电流的基准误差环并最终控制功率因数校正电路从电源线的瞬时电流消耗。将军增益调制器的输出形式为:6ea3545d-6a06-11ed-bcbe-b8ca3a6cb5c4.png

更准确地说,增益调制器的输出电流给出者:6ea3545e-6a06-11ed-bcbe-b8ca3a6cb5c4.png

其中K以V-1为单位。

注意,增益调制器的输出电流限制在约228.57μA和最大输出电压。增益调制器的限制为228.57μA x 3.5K=0.8伏。这0.8V也决定了最大输入功率。但是,IGAINMOD不能直接从是的。ISENSE=IGAINMOD–IOFFSET和IOFFSET可以只有当VEAO小于0.5V和IGAINMOD为0A。典型的IOFFSET约为60μA。1.2选择IAC引脚的RACIAC引脚是增益调制器的输入。IAC也是当前镜像输入,需要当前输入。选择适当的电阻RAC提供良好的正弦波电流源于线路电压,有助于编程最大输入功率和最小输入线电压。RAC=VIN峰值x 7.9K。例如,如果最小行电压为80VAC,RAC=80 x 1.414 x 7.9K=894kΩ。1.3电流误差放大器电流误差放大器的输出控制PFC占空比通过升压循环保持平均电流电感线电压的线性函数。在电流误差放大器的反向输入端,输出电流增益调制器的总电流为负电压作用的结果伊森针。ISENSE上的负电压表示所有在功率因数校正电路中流动的电流从与负极串联的电流感应电阻器输入桥式整流器的端子。电流误差放大器的反向输入是一个虚拟接地。考虑到这个事实,以及占空比调制器的极性在PFC内部,一个增益调制器的正电流增加使输出级增加其占空比,直到ISENSE上的电压足够负以取消这增加了电流。同样,如果增益调制器输出降低,输出占空比降低至在ISENSE管脚上实现较低的负电压。

1.4逐周限流器和选择RS作为电流反馈回路的一部分ISENSE引脚是一个直接输入到逐周期电流PFC段限制器。如果该引脚的输入电压低于-1V时,PFC的输出被禁用直到时钟脉冲重置保护触发器下一个PFC电源循环的开始。RS是PFC升压变换器的感测电阻。在稳态期间,线路输入电流x RS等于IGAINMOD x 3.5公里。由于增益调制器的最大输出电压IGAIMMOD最大X 3.5K=0.8V状态,RS x线输入电流限制在0.8V以下。因此,要选择RS,请使用以下公式:6ea3545f-6a06-11ed-bcbe-b8ca3a6cb5c4.png

例如,如果最小输入电压为80VAC和最大输入均方根功率为200瓦,RS=(0.8V x 80V x 1.414)/(2 x 200)=0.226Ω。

1.5功率因数校正过电压在FAN4800中,PFC OVP比较器用于保护电源电路不受过大的影响负载突然变化时的电压。电阻分压器从PFC的高压直流输出馈入VFB。当VFB上的电压超过2.78V时,PFC输出驱动程序已关闭。脉宽调制部分继续工作。OVP比较器有280mV的滞后和直到VFB电压下降,PFC才重新启动低于2.50V。VCC OVP也可以作为冗余PFC OVP保护。VCC OVP阈值为17.9V1.5V滞后。

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1.6误差放大器补偿PFC的PWM负载可以建模为负电阻,因为脉冲宽度调制导致输入电流减小。这个回应决定了两者的适当补偿跨导误差放大器。图显示了补偿网络的类型最常用于电压和电流误差放大器,以及它们各自的返回点。这个电流回路补偿返回到VREF,以在PFC上产生软启动特性:当参考电压从0V增加时,它产生IEAO上的差分电压,防止PFC从立即要求全工作周期增压转换器。1.7功率因数校正电压回路在补偿电压环误差放大器回应。优化瞬态相互作用响应和稳定性要求误差放大器开环交叉频率为线路频率的一半,或47Hz线路为23Hz(最低预期国际电源频率)。增益与输入电压的关系FAN4800的电压误差放大器(VEAO)具有特殊形状的非线性,使其在稳态下操作条件,跨导误差放大器处于局部最小值。在线快速扰动或负载条件导致输入电压错误放大器(VFB)偏离其2.5V(标称)值。如果发生这种情况,电压误差的跨导放大器显著增加,如图所示四。这提高了电压的增益带宽积回路,从而形成更快速的电压回路对这种扰动的响应传统的线性增益特性。

电压回路增益由下式给出:6ea35461-6a06-11ed-bcbe-b8ca3a6cb5c4.png

ZC:电压回路的补偿网络。GMV:小牛肉的跨导。引脚:平均功率因数校正输入功率。第二版OUTDC:PFC升压输出电压(典型设计值为380V)。CDC:PFC升压输出电容器。1.8功率因数校正电流回路电流放大器(IEAO)的补偿与电压误差放大器(VEAO)的补偿类似交叉频率选择的例外。这个电流放大器的交叉频率应为至少是电压放大器的十倍以防止与电压回路的相互作用。它也应该是有限的小于开关频率的六分之一,例如。,100kHz开关频率为16.7kHz。电流回路增益由下式给出:6ea35462-6a06-11ed-bcbe-b8ca3a6cb5c4.png

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