新型CCM PFC控制器ICE1PCS01及其應(yīng)用
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技術(shù)方案與實(shí)用技巧
1 引言
本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/181293.htm功率因數(shù)校正（PFC）技術(shù)是提高電氣產(chǎn)品功率因數(shù)的簡(jiǎn)捷、有效途徑，因而受到越來(lái)越廣泛的關(guān)注。PFC電路有連續(xù)電流導(dǎo)通模式(CCM)和斷續(xù)電流導(dǎo)通模式(DCM)兩種[1]。DCM因其控制簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，在200W及以下的小功率裝置中受到歡迎，但是它的電流紋波較大；CCM需要設(shè)計(jì)電壓環(huán)和電流環(huán)兩個(gè)控制環(huán)，兩個(gè)調(diào)節(jié)器回路需要相應(yīng)的外接元件，如常用的CCM PFC專用集成控制器UC3854，共有16個(gè)引腳，外圍元件數(shù)量達(dá)30余個(gè)，電路設(shè)計(jì)相對(duì)復(fù)雜，控制調(diào)整不方便。因此，新型簡(jiǎn)便的專用控制電路的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用對(duì)PFC技術(shù)的實(shí)用化具有重要的意義[2][3]。
為了降低設(shè)計(jì)難度和費(fèi)用，英飛凌（Infineon）公司推出了一種新型低成本的CCM PFC專用控制器ICE1PCS01，該芯片采用平均電流值控制，使得功率因數(shù)可以達(dá)到1，諧波分量完全符合IEC 1000-3-2 Class D標(biāo)準(zhǔn)。該芯片無(wú)需直接來(lái)自交流電源的正弦波參考信號(hào)，外圍器件少，外圍電路簡(jiǎn)單，具有更快速的動(dòng)態(tài)響應(yīng)、獨(dú)特的軟啟動(dòng)方式和更加完善的各種保護(hù)功能[4][5]。
下面對(duì)CCM PFC控制器ICE1PCS01的特點(diǎn)、引腳功能、電氣參數(shù)、功能描述以及典型應(yīng)用進(jìn)行介紹。
2 特點(diǎn)和引腳說(shuō)明
2.1 特點(diǎn)
CCM PFC專用控制器ICElPCS01具有以下應(yīng)用特點(diǎn)。
① ICE1PCS01僅有8個(gè)管腳，所需外圍器件少；
② 支持寬范圍內(nèi)的電壓輸入；
③ 50kHz-250kHz可調(diào)頻率范圍；
④ 頻率在125kHz時(shí)，最大占空比為95％（典型值）；
⑤ 內(nèi)部參考電壓；
⑥ 芯片供電電壓10.0V-21.0V（典型值）；
⑦ 增強(qiáng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)；單周電流峰值限制；
⑧ 高效的可限制啟動(dòng)電流的軟啟動(dòng)功能；
⑨ 具有多項(xiàng)保護(hù)功能，如開(kāi)環(huán)保護(hù)、輸出過(guò)壓保護(hù)、交流電源欠壓保護(hù)、電源欠壓保護(hù)、峰值電流限幅及軟過(guò)流限幅保護(hù)等；
⑩ 滿足IEC 1000-3-2 Class D標(biāo)準(zhǔn)的諧波分量要求。
2.2 引腳說(shuō)明
ICE1PCS01采用PDIP-8-4和PDSO-8-3兩種封裝形式，如圖1（a）所示，其引腳排列如圖1（b）所示。內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。
ICE1PCS01的引腳功能介紹如下：
l GND（引腳1）：芯片接地端。
l ICOMP（引腳2）：電流環(huán)補(bǔ)償器。該管腳構(gòu)成電流控制環(huán)的低通濾波器和補(bǔ)償器，一般在PFC電路中電流采樣獲得的是與電感電流成比例的負(fù)電壓，該電壓輸入ICE1PCS01的ISENSE腳（引腳3）后接入內(nèi)部跨導(dǎo)運(yùn)放OTA2的輸出端，跨導(dǎo)運(yùn)放和ICOMP腳（引腳2）外接的補(bǔ)償電容構(gòu)成一個(gè)濾波環(huán)節(jié)，將輸入ISENSE腳的帶有紋波的、反映電感電流的電壓波形濾波為一個(gè)反映電感平均電流的正向電壓波形。
l ISENSE（引腳3）：電流采樣輸入端。該管腳通過(guò)外接的電流傳感電阻檢測(cè)電感電流在電阻上的電壓降，作為電流控制環(huán)中平均電流調(diào)整器的輸入信號(hào)，同時(shí)該信號(hào)也是峰值電流限制模塊的輸入信號(hào)。為了防止電流上升階段高浪涌電流在檢測(cè)電阻上引起的高電壓降而導(dǎo)致引腳3超出其最大承受值，通常串聯(lián)一個(gè)的電阻來(lái)限制注入ICE1PCS01芯片的電流。
（a）兩種不同形式的封裝圖 （b）引腳排列圖
圖1 ICE1PCS01的封裝與引腳排列圖
l FREQ（引腳4）：頻率設(shè)置端。該管腳可以通過(guò)對(duì)地外接一個(gè)電阻來(lái)設(shè)定系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)頻率，可調(diào)頻率范圍為50kHz-250kHz。
l VSENSE（引腳5）：輸出電壓傳感/反饋端。該管腳通過(guò)電阻分壓網(wǎng)絡(luò)采樣輸出電壓，該管腳的參考電壓為5V。
l VCOMP（引腳6）：電壓環(huán)補(bǔ)償器。該管腳通過(guò)對(duì)地連接的一個(gè)補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成電壓控制環(huán)的補(bǔ)償器，而且提供系統(tǒng)的軟啟動(dòng)功能以控制啟動(dòng)時(shí)輸入電流的上升。
l VCC（引腳7）：芯片供電端。該管腳通過(guò)外接電源輔助裝置為芯片提供工作電源，工作電壓范圍為10V-21V，芯片開(kāi)通閾值為11.2V，關(guān)斷閾值為10.2V。需要注意的是該芯片內(nèi)部并沒(méi)有對(duì)電源裝置進(jìn)行限制的箝位網(wǎng)絡(luò)。
l GATE（引腳8）：驅(qū)動(dòng)輸出端。該管腳為內(nèi)部驅(qū)動(dòng)電路的輸出端，具有1.5A的驅(qū)動(dòng)能力，輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)的高電平電壓值為11.5V（典型值，芯片供電電壓為20.0V時(shí)）。
圖2 ICE1PCS01芯片內(nèi)部電路圖
3 電氣參數(shù)
ICE1PCS01芯片的主要電氣參數(shù)如表1所示。
表1 ICE1PCS01的主要電氣參數(shù)表
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