綠色緊湊型功率因數(shù)控制器MC33260
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MC33260是美國安森美半導(dǎo)體公司（ON Semiconductor）生產(chǎn)的Greenline系列緊湊型功率因數(shù)控制器，該控制器采用自由頻率非連續(xù)工作模式，具有同步和完善的保護(hù)功能，適用于電子鎮(zhèn)流器和離線式開關(guān)變換器。MC33260除了可以采用傳統(tǒng)的控制方式之外，還提供了一種獨(dú)特的跟隨升壓控制技術(shù)，PFC電感和開關(guān)管顯著減小，同時(shí)最大限度的減少外圍元件的數(shù)量，減小電路的體積，降低系統(tǒng)的成本。
2. 特點(diǎn)及引腳說明
2.1 特點(diǎn)
MC33260具有以下特點(diǎn)：
（1）提供兩種工作模式：標(biāo)準(zhǔn)固定輸出模式和跟隨升壓模式；
?。?）采用同步非連續(xù)電壓模式控制；
?。?）逐周導(dǎo)通時(shí)間控制，帶PWM鎖存功能；
（4）導(dǎo)通時(shí)間固定，無需外部乘法器；
?。?）圖騰柱式輸出驅(qū)動(dòng)電路；
?。?）帶滯回的欠壓鎖定功能；
（7）穩(wěn)壓電路動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性進(jìn)一步提高；
（8）具有同步功能；
（9）內(nèi)置精密基準(zhǔn)電流源；
?。?0）提供過壓、欠壓、過流保護(hù)功能；
?。?1）最大導(dǎo)通時(shí)間精確可調(diào)；
?。?2）各個(gè)引腳都具有靜電保護(hù)功能。
2.2 引腳說明
MC33260采用DIP-8和SO-8兩種封裝形式，本文主要介紹DIP-8引腳封裝，其引腳排列如圖1所示。
MC33260的引腳功能簡介如下：
·Feedback Input（引腳1）：反饋信號(hào)輸入端。該端通過檢測電阻與前置變換器輸出端相連，輸入該端的電流檢測信號(hào)與輸出電壓成正比。通過該端還可以實(shí)現(xiàn)過壓和欠壓保護(hù)功能。另外，該輸入電流被平方后用于MC33260振蕩器外接定時(shí)電容的充電。
·Vcontrol（引腳2）：穩(wěn)壓控制端。該端通過一電容與Gnd（引腳6）相連，該電容用于調(diào)節(jié)控制環(huán)路的帶寬。為避免輸入電流失真，控制環(huán)路的帶寬通常在20Hz以下。
·Oscillator Capacitor（引腳3）：振蕩器外接定時(shí)電容接入端。定時(shí)電容上的電壓與引腳2上的電壓分別與PWM比較器的反相輸入端和非反相輸入端相連，用以實(shí)現(xiàn)對導(dǎo)通時(shí)間的控制。引腳1上的電流經(jīng)平方后對定時(shí)電容進(jìn)行充電。
·Current Sense Input（引腳4）：零電流檢測信號(hào)輸入端。該端通過電流檢測電阻與整流橋相連，其上的負(fù)電壓信號(hào)與電感電流成正比。只要該端電壓低于-60mV，零電流檢測電路將禁止控制器進(jìn)入重啟動(dòng)進(jìn)程。另外，該端還用于實(shí)現(xiàn)峰值電流限幅。接在該端與電流檢測電阻之間的電阻用于設(shè)定過流閾值。
·Synchronization Input（引腳5）：同步信號(hào)輸入端。該端用于接收外部同步信號(hào)，可實(shí)現(xiàn)PFC前置變換器與開關(guān)電源的同步。如果不需要同步功能，該端應(yīng)接地。
·Gnd（引腳6）：信號(hào)地。
·Gate Drive（引腳7）：驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端。該端可直接驅(qū)動(dòng)IGBT或功率MOSFET。
·VCC（引腳8）：偏置電源輸入端。當(dāng)VCC上的電壓超過11V時(shí)，控制器才開始工作。啟動(dòng)之后，偏置電壓的范圍在8.5V~16V之間。
2.3 額定參數(shù)
MC33260的額定參數(shù)如表1所示。
3 工作原理
MC33260是一種緊湊型、自由頻率非連續(xù)模式、電壓型功率因數(shù)控制器，主要應(yīng)用于電子鎮(zhèn)流器和離線式變換器。MC33260內(nèi)部集成了精密基準(zhǔn)電流源、高頻振蕩器、PWM比較器、PWM鎖存器、穩(wěn)壓電路、同步電路、電流檢測比較器、欠壓鎖定比較器、過壓保護(hù)電路、大電流圖騰柱式輸出電路等，其原理框圖如圖2所示。
3.1 穩(wěn)壓電路
在前置變換器的輸出端和反饋信號(hào)輸入端之間加入一只電阻，可以獲得反饋電流信號(hào)，其大小由下式?jīng)Q定：
其中：
反饋電流信號(hào)輸入控制器后將與基準(zhǔn)電流信號(hào)相比較，穩(wěn)壓電路的輸出特性如圖3所示。反饋電阻的選擇原則是：當(dāng)輸出電壓超過穩(wěn)壓上限（(Vo)regH）時(shí)，反饋電流的大小應(yīng)等于內(nèi)置電流源IregH的大小。因此，
由于實(shí)際當(dāng)中，
在MC33260內(nèi)部，穩(wěn)壓電路輸出端通過一只300 KΩ的電阻與引腳2相連。引腳2上的電壓信號(hào)與振蕩器鋸齒波信號(hào)相比較生成PWM控制脈沖。為了實(shí)現(xiàn)外部環(huán)路補(bǔ)償，引腳2上需要外接一只接地電容。由于帶寬通常低于20Hz，在給定的交流線電壓周期內(nèi)，穩(wěn)壓電路的輸出將保持恒定，因此導(dǎo)通時(shí)間也就固定了。
3.2 振蕩器
振蕩器的工作過程分為三個(gè)階段：
?。?）充電階段。振蕩器定時(shí)電容上的電壓線性上升，當(dāng)電容上的電壓超過引腳2上的電壓時(shí)，PWM鎖存器被復(fù)位，其輸出為低電平，定時(shí)電容開始放電。
?。?）放電階段。振蕩器定時(shí)電容上的電壓突降至0V。
?。?）等候階段。在放電進(jìn)程結(jié)束時(shí)，振蕩器輸出電壓保持低電平，直到PWM鎖存器被重新置位。
振蕩器的充電電流由反饋電流決定，如下式所示：
其中：
因此，振蕩器充電電流與輸出電壓的關(guān)系可以用下式所示：
其中：
由于
注意，在MC33260內(nèi)部有一只電容（Cint）與引腳3相連，其大小隨著引腳3上的電壓變化而變化。在振蕩器整個(gè)變化范圍內(nèi)，該電容的取值將在10pF～20pF之間變化，典型值為15pF。因此，振蕩器定時(shí)電容應(yīng)當(dāng)是外接電容和內(nèi)部電容之和，即：
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