智能交錯(cuò)―實(shí)現(xiàn)高效 AC/DC 電源的先進(jìn) PFC 控制器

圖3 輸入電壓感測(cè)電路

電壓前饋為PFC轉(zhuǎn)換器提供了數(shù)種優(yōu)勢(shì)。首先，控制環(huán)路增益變得與輸入電壓無(wú)關(guān)，這就大大簡(jiǎn)化了補(bǔ)償任務(wù)，并有助于在線路瞬變期間保持更嚴(yán)格的輸出電壓調(diào)節(jié)。其次，輸入電流仍為正弦波，即使在功率受限期間也可減少電流失真。第三，由于用戶(hù)可編程最大導(dǎo)通時(shí)間(MOT)與VIN成比例，所以每個(gè)通道都獲得一個(gè)有效的功率限制功能。最后，F(xiàn)AN9612還能夠在DC輸入電壓下工作，故而適用于大功率逆變器，比如那些專(zhuān)為太陽(yáng)能應(yīng)用而設(shè)計(jì)的逆變器。

除了欠壓保護(hù)和輸入電壓OVP外，F(xiàn)AN9612還具有兩極輸出電壓OVP功能。圖4中所示的反饋電阻RFB1和RFB2對(duì)輸出電壓進(jìn)行分壓，并把信號(hào)饋入到FAN9612跨導(dǎo)誤差放大器的輸入端。一個(gè)非鎖死輸出OVP電路用于在內(nèi)部監(jiān)控該信號(hào)，并被設(shè)置在反饋電壓超過(guò)3.25V時(shí)阻止開(kāi)關(guān)。因此實(shí)際上，RFB1和RFB2具有調(diào)節(jié)輸出電壓和執(zhí)行輸出OVP的雙重功能。某些應(yīng)用可能有限制輸出OVP和電壓調(diào)節(jié)功能共享同一組串聯(lián)電阻的設(shè)計(jì)要求。FAN9612針對(duì)這一問(wèn)題提供第二級(jí)鎖定OVP功能，該鎖定電路的閾值為3.5V，可通過(guò)ROV1和ROV2來(lái)主動(dòng)設(shè)置比非鎖定的OVP更高的保護(hù)電壓。在RFB2與地短路這種可能性較小的事件中，這個(gè)第二級(jí)OVP功能可關(guān)閉DRV1和DRV2。

圖4 簡(jiǎn)化應(yīng)用電路

至于過(guò)流保護(hù)(OCP)，F(xiàn)AN9612可通過(guò)圖4中的RCS1和RCS2獨(dú)立感測(cè)每個(gè)通道的峰值電流。較之在返回路徑上采用單個(gè)電流感測(cè)電阻，對(duì)相位的逐個(gè)感測(cè)可提供更可靠、更有效的OCP解決方案。為了減少組件，每個(gè)輸入都在內(nèi)部集成了一個(gè)小型RC濾波器 (一般用于抑制電流感測(cè)輸入中的前沿尖刺)。最后，F(xiàn)AN9612電流感測(cè)閾值設(shè)為200mV，以使電流感測(cè)電阻上的功耗最小化。

FAN9612采用數(shù)項(xiàng)節(jié)能技術(shù)來(lái)滿(mǎn)足額定負(fù)載和輕負(fù)載下的效率要求。其同步電路的一部分利用最大頻率鉗位來(lái)限制輕載下和AC輸入電壓的過(guò)零點(diǎn)附近的與頻率相關(guān)的Coss MOSFET開(kāi)關(guān)損耗。在VIN線電壓部分大于VOUT/2期間，使用谷底開(kāi)關(guān)技術(shù)以感測(cè)最佳MOSFET導(dǎo)通時(shí)間，可進(jìn)一步降低Coss電容性開(kāi)關(guān)損耗。另一方面，當(dāng)VIN小于VOUT/2時(shí)，主功率MOSFET利用零電壓開(kāi)關(guān)(ZVS)導(dǎo)通。ZVS結(jié)合BCM工作模式的零電流開(kāi)關(guān)(ZCS)，可消除MOSFET導(dǎo)通開(kāi)通損耗和輸出整流器的反向恢復(fù)損耗。

FAN9612的自動(dòng)相位管理可以滿(mǎn)足提高輕載效率的要求。FAN9612評(píng)測(cè)板(EVB)可以演示約30%(相位禁用)和40%(相位啟用)負(fù)載電流之間的相位管理能力，而利用FAN9612 MOT輸入則可準(zhǔn)確調(diào)節(jié)閾值。圖5顯示了在負(fù)載電流剛好下跌到最大額定值的30%以下致使某個(gè)相位禁用時(shí)，輕載效率的提高。當(dāng)負(fù)載電流達(dá)到最大額定值的近40%時(shí)，兩通道交錯(cuò)式工作恢復(fù)。FAN9612 EVB是一個(gè)400W雙交錯(cuò)式BCM PFC轉(zhuǎn)換器，當(dāng)VIN=115VAC時(shí)，測(cè)得輕載負(fù)載效率提高1%；VIN=230VAC時(shí)，提高6.5%。

圖5 FAN9612 EVB相位管理的效率性能（注：包含EMI濾波器）

總而言之，對(duì)于1KW以下的PFC解決方案，F(xiàn)AN9612能夠實(shí)現(xiàn)盡可能高的效率級(jí)別，并具有最豐富的功能和性能組合，是目前市面上最好的交錯(cuò)式BCM PFC控制器。

可受益于這種拓?fù)涞膽?yīng)用包括消費(fèi)電子產(chǎn)品、數(shù)字顯示器 (LCD、PDP、醫(yī)療設(shè)備)、照明、臺(tái)式電腦、入門(mén)級(jí)服務(wù)器、電信整流器、工業(yè)電源系統(tǒng)，以及太陽(yáng)能逆變器。