CCMPFC控制器原理与测试doc-新型低成本CCM

1、新型低成成本CCCM PPFC控控制器原原理与测测试上网网时间 :20003年年05月月30日日摘要：一一种新的的连续导导通模式式(CCCM)的的功率因因数校正正(PFFC)控控制器，被命名名为ICCE1PPCS001,是是基于一一种新的的控制方方案开发发出来的的。与传传统的PPFC解解决方案案比较，这种新新的集成成芯片(IC)无需直直接来自自交流电电源的正正弦波参参考信号号。该芯芯片采用用了电流流平均值值控制方方法，使使得功率率因数可可以达到到1。通通过增强强动态响响应的方方法使得得负载突突然波动动时的动动态特性性得到改改善。独独特的软软启动方方式防止止了启动动时过高高的浪涌涌电流。为了确确

2、保系统统的安全全运行，也提供供了各种种保护措措施。本本文将介介绍该芯芯片工作作过程，同时提提供了测测试结果果。此芯芯片采用用双列直直插8管管脚的封封装形式式，适用用于低成成本的PPFC设设计。一、简介介传统的用用于电子子设备前前端的二二极管整整流器，因为导导致电源源线的脉脉冲电流流，干扰扰电网线线电压，产生向向四周辐辐射和沿沿导线传传播的电电磁干扰扰，导致致电源的的利用效效率下降降。近几几年来，为了符符合国际际电工委委员会6610000-33-2的的谐波准准则，有有源PFFC电路路正越来来越引起起人们的的注意。对于小小于2000瓦的的小功率率装置，不连续续调制模模式(DDCM)因其低低廉的价价

3、格受到到普遍欢欢迎。另另外，它它的控制制电路块块中只有有一个电电压控制制环，因因而采用用DCMM的PFFC设计计简单易易行。然然而，由由于它固固有的电电流纹波波较大，DCMM很少应应用于大大功率场场合。在在大功率率场合，CCMM的PFFC更具具有吸引引力。在在CCMM的拓扑扑结构中中，它的的传输函函数存在在电压环环和电流流环两个个控制环环路。因因而CCCM的控控制电路路设计复复杂，CCCMPPFC控控制器的的管脚数数目也较较多。IICE11PCSS01这这种新的的PFCC控制器器，是为为了降低低设计费费用和难难度而开开发的。它仅有有8个管管脚。此此外，根根据故障障模式影影响分析析(FMMEA)

4、，很多多的保护护电路被被集成在在这块芯芯片中。本文将将对此IIC的功功能进行行详细地地介绍，并通过过测试结结果验证证了它的的性能。二、芯片片功能1. 无无直接参参考正弦弦波传感感信号的的均值电电流控制制传统的CCCM PFCC结构电电路如图图1所示示。图11：传统统的CCCM有源源PFCC电路和和它的波波形可以看出出，在传传统的PPFC电电路存在在两个控控制环。一个是是电压环环，它被被用来调调整输出出电压；另外一一个是电电流环，它被用用来控制制输入电电流。误误差放大大器的输输出Veerr决决定了输输入电流流Iinn的幅值值大小。Verrr乘以以正弦波波参考信信号|VVin|得到正正弦输入入电流

5、。在传统统的CCCMPFFC中，|Viin|是是必不可可少的，它用于于产生电电流控制制环中的的正弦波波输入电电压。这个被称称为ICCE1PPCS001新的的PFCC控制器器的一个个典型应应用如图图2所示示。它仅仅有8个个管脚，也没有有直接馈馈入芯片片的正弦弦波传感感信号。该芯片的的基本原原理如下下所述。假设电电压环正正处于工工作状态态，输出出电压保保持恒定定，则一一个CCCM升压压型PFFC控制制系统的的MOSSFETT关断占占空比DDOFFF可以由由下面的的公式得得到：从上面的的公式可可知，DDOFFF正比于于VINN。电流流环的目目的在于于调整电电感电流流的平均均值，使使得它正正比于关关断

6、占空空比DOOFF，从而正正比于输输入电压压VINN。这个个关系式式可以通通过前边边沿调制制方式实实现，如如图3所所示。图3：电电流平均均值控制制斜坡信号号由内部部的振荡荡器产生生，斜坡坡信号的的幅值一一方面受受内部的的控制信信号控制制，但另另一方面面却可以以影响线线输入平平均值电电流的幅幅值。2. 增增强动态态响应由于PFFC的固固有属性性，PFFC动态态环路总总是用低低带宽进进行补偿偿，目的的是不对对频率为为2fL波波纹响应应。这里里fL指指的是交交流电源源线的频频率。所所以当负负载突变变时，调调整电路路不能作作出快速速响应，从而引引起输出出电压起起落过大大。为了了解决这这个PFFC应用用

7、中的问问题，在在芯片中中采用了了增强动动态响应应。一旦旦输出电电压超出出正常值值的5，ICC将跳过过慢补偿偿运算放放大器，直接作作用于内内部非线线性增益益块而影影响占空空比。输输出电压压能够在在一个短短时间内内回复到到正常值值。图44所示为为实现增增强动态态响应的的控制模模块。载载荷突变变的测试试波形如如图5和和图6所所示。额定输出出电压是是4000V直流流。在图图5中，可以看看出，当当输出电电压达到到4200V，开开关立刻刻截止。输出电电压的过过冲被限限制在额额定电压压的5%以下。输出过过冲电压压保护也也采用同同样的控控制策略略。在图图6中，可以看看出，当当Vseensee下降到到4.775

8、V，也就是是比额定定电压低低5%，IC立立刻响应应，门驱驱动的占占空比立立刻增加加。电压压降被控控制在440V以以内。3. 软软启动该IC具具有高效效的软启启动功能能，如图图7所示示，该功功能可以以控制启启动电流流，使其其输入电电流幅度度连续而而渐进地地上升到到较高的的值，直直至输出出电压达达到额定定电压的的80%，然后后进入正正常的控控制模式式。这一一启动过过程中的的电流波波形如图图8所示示。相对对于一般般的的软软启动系系统，该该系统仅仅控制占占空比，输入电电流保持持正弦，不激活活峰值电电流限幅幅。因此此升压二二极管不不会受到到因高占占空比而而形成的的大电流流的冲击击。这个个高的浪浪涌电流流

9、将会危危及升压压二极管管，特别别对碳化化硅升压压二极管管，因为为相对硅硅二极管管来说，碳化硅硅二极管管的峰值值电流能能力更小小。4. 保保护根据故障障模式影影响分析析(FMMEA)，许多多保护功功能被集集成在芯芯片中，例如开开环保护护、输出出过压保保护、交交流电源源欠压保保护、IIC电源源欠压保保护、峰峰值电流流限幅、软过电电流限幅幅等。下下面将详详细介绍绍开环保保护和输输出电压压保护这这两种独独特的保保护功能能。(1)开开环保护护(OLLP)/输入欠欠压保护护开环意味味着反馈馈环被断断开，没没有反馈馈信号进进入ICC。在这这种情况况下，如如果没有有保护措措施，内内部的控控制电压压将会被被调节

10、到到最大值值，ICC将提高高占空比比以传送送最大功功率。在在这种故故障情况况下，输输出电压压仅仅取取决于输输出电流流。在负负载较小小的情况况下，将将会产生生很高的的电压过过冲，这这将危及及到后面面的用电电设备。该ICC具有开开环保护护以对输输出电压压进行监监控，如如图9所所示。一一旦VSSENSSE电压压低于00.8VV，也就就是VOOUT低低于额定定电压116%的的时候，就意味味着进入入了开环环状态(VSEENSEE管脚没没有连接接)或者者输入电电压小于于额定值值。在这这种情况况下，芯芯片中绝绝大多数数模块将将停止工工作。该该保护功功能是通通过阈值值电压为为0.88V的比比较器CC3实现现的

11、。图图10是是在高交交流电源源输入电电压和小小负载情情况下的的测试波波形。如图所示示，一旦旦出现开开环故障障，MOOSFEET门开开关立即即停止工工作，输输出电压压没有过过冲。该保护也也可用于于在某些些情况下下关闭PPFC，例如待待机模式式等。(2)输输出过压压保护(OVPP)增强动态态响应模模块也具具有输出出过压保保护功能能。一旦旦VOUUT超过过额定电电压5%，输出出过压保保护OVVP功能能就被激激活，如如图5所所示。通通过判断断VSEENSEE管脚的的电压是是否大于于参考电电压5.25VV就可以以实现这这一功能能。VSSENSSE电压压高于55.255V时，IC会会跳过正正常的电电压环控

12、控制而直直接控制制占空比比使其立立刻下降降到0。这将导导致输入入功率下下降，从从而使得得输出电电压VOOUT下下降。三、测试试结果一个3550W的的测试板板被用来来检验其其性能。测试电电路如图图11，测试数数据如下下所示。开关频频率设定定为2000kHHz。在1/44满载的的情况下下，功率率因数仍仍超过990%。另外，PFCC变换器器也可以以在空载载的情况况下提供供稳定的的输出电电压。四、结论论本文介绍绍了一种种新型的的CCMMPFCC控制器器。根据据测试结结果，功功率因数数可以满满足要求求。该PPFC可可以在从从空载到到满载这这样一个个很大的的载荷范范围内工工作。此此外，为为了提高高系统的的可靠性性，该IIC还具具有很多多保护措措施，比比如开环环保护、输出过过压保护护、交流流电源欠欠压保护护、ICC电源欠欠压保护护、峰值值电流限限幅、软软过电流流限幅等等。这个个新的88管脚的的PFCC控制器器很适应应低成本本的CCCMPFFC设计计。参考文献献：1. Innfinneonn Teechnnoloogiees: ICEE1PCCS011 -