基於L6563的PFC前置稳压器
L6563是意法半导体公司2005年底推出的一个新型过渡工作模式功率因数校正（PFC）前置稳压控制器IC。L6563基於标准的TM PFC（过渡功率因数校正器）内核，通过增加几个无源器件就可以新增多个辅助功能，而这些功能通常需要增加复杂电路才能实现。本文介绍了基於L6563的PFC前置稳压器典型应用。 热回收功率因素是有效功率与总耗电量（视在功率）之间的关系，也就是有效功率除以总耗电量（视在功率）的比值。基本上功率因素可以衡量电力被有效利用的程度，当功率因素值越大，代表其电力利用率越高。
开关电源上的功率因素校正器的运作原理是去控制调整交流电电流输入的时间与波型, 使其铁水脱硫剂
与直流电电压波型尽可能一致，让功率因素趋近於1。这对於电力需求量大到某一个水准的电子设备而言是很重要的, 否则电力设备系统消耗的电力可能超出其规格，极可能干扰铜系统的其他电子设备。一般状况下, 电子设备没有功率因素校正（Power Factor Correction, PFC）时其PF值只有大约0.5。电厂巡检机器人
图1. 双级有源功率因数校正开关电源典型电路
一、有源功率因数校正
功率因数校正技术有两种，即有源（Active PFC）和无源（Passive PFC）。其中，无源PFC 使用由电感、电容等组合而成的电路来降低谐波电流，其输入电流为低频的50Hz到60Hz，因此需要大量的电感与电容，而且其功率因素校正仅达75%~80%。
有源PFC使用有源元件控制线路及功率型开关元件（power sine conductor On/Off switch），基本运
作原理为调整输入电流波型使其与输入电压波形尽可能相似，功率因素校正值可达近乎100%。相对地，因为其优异功能，有源PFC价格也较高。此外，有源PFC有另一项重要附加价值，即电源供应器输入电压范围可扩增为90Vdc到264Vdc的全域电压，电源供应器不需切换电压。
图2. 输入电压前馈功能的内部框图
有源功率因数校正是目前开关电源（switch-mode power supply，SMPS）应用中的一种常见功能，特别是用於抑制公共供电系统中的谐波电流的稳压应用，例如欧洲的EN61000-3-2和日本的EIDA-MITI标准。
有源功率因数校正SMPS的最典型结构是由两个级联级组成∶第一级是一个PFC前置稳压器（preregulator），实际上它是一个升压转换器，负责调整交流电源电压，然後形成一个稳压的中间直流总线；第二级则是一个级联直流-直流转换器，中间直流总线为其供电，输出形成开关电源输出轨，还可以提供安全标准要求的隔离功能。图1所示是带有交流直流适配器的一种特殊情况，级联直流—直流转换级是一个单输出的迟返转换器。
图3. L6563的输出电压设定、OVP和FFP功能内部电路
表1. L6563与L6561和L6562的比较
电路中每一级都由一个控制器IC控制，控制器具有在指定工作条件下正确控制功率通量（power flow）所需的功能，以及某些处理异常工作条件所需的安全保护功能。不过，如图1所示，这两级控制器并不只是按顺序处理功率，而且还以某种方式“对话”，两个控制器IC之间的双向通信是一个重要功能∶通断顺序、无负载和错误处理需要两级协调完成。因此，在大多数开关电源设计中，建立这种通信机制并让两个控制芯片能够协调工作，通常需要由电压参考电路、功率放大器和比较器（或者齐纳二极管和小信号双极晶体管，具体情况视特殊应用的需求和价值）组成的附加电路。在这个方面，市
面上见到的PFC控制器IC几乎不具备任何简化这种通信任务的功能，因为它们只是为控制前置稳压器设计的单级控制器。
除此之外，还有一点值得一提，即便小功率应用也对开关电源的动静态性能提出了严格的要求，例如，高端笔记本电脑的交流直流适配器要想解决散热问题就必须最大限度地提高效率，而散热问题受到“零到最大”和“最大到零”的递变负载的影响。出於这些考虑，意法半导体新开发出一个14引脚的转换模式（Transition-mode, TM）PFC前置稳压器控制芯片L6563，这个芯片专用於开关电源，基於一个标准器件的控制内核，包括典型的功能模块，如乘法器、参考电压电路、错误放大器、零电流检测器等。此外，它还有多种其它功能，这些功能可以提高前置稳压器性能和安全性，简化前文提到的用於协调前置稳压器和级联直流—直流转换器之间的通信操作的胶合逻辑（gluelogic）电路。作为一个转换模式控制器，L6563适合功率高达250-300W（这个限制总是引起争议，因为它的评估主观性过高）的系统，这个器件还能配合“固定关断时间”控制器，获取连续的感应电流，从而将其应用扩展到更大功率（500W以上）。因此，L6563的目标应用包括笔记本电脑和游戏机的高端适配器及充电器的预调整器、台式PC机和服务器，以及输出功率250W以上的IEC 和JEIDA-MITI兼容开关电源（SMPS）。
二、器件概述
L6563的工作模式为过渡模式（TM），是一个成本效益极高的100W到300W应用解决方案；功率高於
400W的应用可以采用ST获得专利的固定关断时间（FOT）体系结构，这个创新的结构提高功率处理能力的同时还保持了过渡模式的简易性和经济性。
L6563与L6561和L6562标准器件相比新增加了一些功能，这些功能基本上可以分为三部分∶ （1）增强PFC前置稳压器性能的功能，如电压前馈（voltage feedforward）、跟踪升压（trackingboost）、感应电流消隐（leading-edge blanking on current sense）。电压前馈可用於补偿输入电压引起的增益变化，提高回路的稳定性和对交流电压瞬变的瞬间响应性。另外，客户还可以给新芯片编程，以支持跟踪升压方法，使输出电压随交流电源电压变化。电感饱和检测可
火焰电视
测控系统预防可能出现的电感电流达到特别高的致命故障。万一PFC电路出现异常情况，PWM控制器接口可以终止转换器工作，当转换器负载低於预设阈值时，接口将会关闭PFC电路，新IC符合多项节能标准，例如，蓝天使、节能之星、Energy2000和欧洲节能准则。
（2）增强前置稳压器安全性功能，如反馈故障检测、电感器饱和检测、欠压保护。上代产品是一个非锁扣机制的关断功能，一旦检测到电源电压不足就会激活这个功能。新产品在稳压控制回路出现故障时能够防止输出电压升高失控。内务管理功能∶用於改进前置稳压器与级联直流—直流转换器之间的互动性能（开关遥控、PWM控制器闭锁和非闭锁抑制）。图6是标准TM PFC控制器（左侧）和L6563 （右侧）的THD性能比较。
图4. 标准TM PFC控制器（左侧）和L6563（右侧）的THD性能比较
图5. 跟踪升压功能电路及过渡特性。其中，电容器Cff和电阻器Rff一边接於Vff，再与地连接，组成一个完整的内部峰值保持电路
图6. 利用L6561/2实现的跟踪升压功能所需要的外部器件比较
图7. 反馈断开检测∶a）利用L6563实现的电路；b）利用L6561/2实现的电路（无闭锁）
图8. 欠压保护功能电路图
1. 输入电压前馈功能
生产防锈纸生产线输入电压前馈功能常见於某些用於大功率应用的PFC控制器芯片（升压电感器工作於固定频率下的连续导通模式），L6563首次将这个功能集成到过渡模式的PFC控制器芯片内。此外，通过在回路内适当注入均方根（RMS）输入电压的信息以消除系统增益对输入电压的依赖性。这个功能带来很多好处，如提高了宽压电源应用的动态特性，降低了线路电流的失真度，最显著的优点是，相对线路电压的功率容量得到最大化，而且定不变。L6563只用两个外部器件就实现了这个性能，而且
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议