NCP1608中文(3)

2019-04-02 18:33

在Rzcd和ZCD寄生电容产生的延时时,等价的漏极电容(Ceq(drain))通过图35途径放电。

图35..等价漏极电容放电途径

Ceq(drain)是一个MOSFET和二极管,电感等联合的寄生电容。Cin通过Ceq(drain)放电而充电。Cin的充电使得整流桥反偏导致输入电流(Iin)下降到零。零输入电流使得THD增加。为了减少THD,(tz/Tsw)比率最小化。tz是IL=0A到驱动开启的这段时间。Tz/tsw 的比率与L的均方根成反比。

在开启时,ZCD绕组里面没有能量和电压信号激活ZCD比较器。这就意味着驱动不会打开。为了使PFC在这个状态下工作,一个内部的看门狗(tstart)计时器集成在了芯片的内部。这个计时器开启驱动,如果这个驱动停止工作165uS(经典值)。但是当在错误模式下(OVP和UVP)这个特性被禁止,当错误模式消除时,它从新被激活。

宽的控制范围

Ct充电,阀值(Vct(off))减小,在输出功率从最大到最小的输出功率的应用。在高功率应用里(>150W),Ct(offset)保持恒定值时,一个大的功率,Vcontrol减小到一个低电压。低的Vcontrol和VCt(off)电压最容易受噪音影响。低的Vcontrol 和Vct(off)增加了噪音影响control信号和开通时间的可能性(图36和图37)。噪音诱使控制端和Ct电压不平整,减少了本来是反馈回路应该决定的驱动的开通时间(ton(loop))。减少的开通时间导致了存储在L的能量减少了。结果就是Vzcd达不到Vzcd(ARM)驱动保持关断知道tstart期满。这个时

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序会导致脉冲跳转并降低了功率因素。

图36控制端噪音诱使开通时间减少和脉冲跳

图38.Ct充电阀值和输出功率比较

开启

通常来说就是一个电阻接到整流桥和Vcc之间,然后给Vcc的电容充电直到达到Vcc(on)。这

图37.Ct 端噪音导致开通时间减少和脉冲跳转

NCP1608宽的控制范围增加了Vcontrol 和Vct(off)相对于窄的控制范围。图38比较了

NCP1608 的Vct(off)和一个使用3V控制的设备的在一个应用里的范围。使用参数:

Pout=250W L=200uH Η=92%

VacLL=85Vac

VacHL=265Vac

图38显示了NCP1608的Vct(off)比3V控制器的大50%。这50%使得NCP1608避免了在高电压和高功率条件下意外的跳转

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个低的开启电流(<35uA)使Standby时功率耗散减小,并且减小了启动时间。

当Vcc达到Vcc(on)的时候,NCP1608内部的参考和逻辑电路工作。控制器包括低电压锁定(UVLO)特性保证了NCP1608工作除非Vcc下降到Vcc(off)。这个磁滞现象保证了充足的时间使得辅助绕组给Vcc供电。

图39.经典Vcc开启波形

当PFC预校准器后面接开关电源时(SMPS),通常都是让后面的开关电源先启动。然后SMPS再给NCP1608 Vcc 供电。高级的控制器,比如像NCP1230或者是NCP1381能够控制PFC的工作状态(见图40)从而达到理想的效果。这个结构节省了开启电阻,改进了系统的待机模式功率耗散。

图40.NCP1608通过后继SMPS控制器供电

软启动

当Vcc达到Vccon 后,tstart开始计数。当tstart终止时,误差放大器开始工作并开始给补偿网络充电。当Vcontrol超出Ct(offset)时,驱动工作。给反馈网络充电缓慢的增加了开通时间从最小的时间(PWM)一直到稳定的开通时间。这样就产生了一个软启动的模式来减少功率元件的压力(图41)。 驱动输出

NCP1608包含了一个强大的输出去功能力。上升时500mA下降时800mA。这样使得控制器能在中等功率的情况下(<350W)驱动强力的MOSFET。另外驱动提供了主动和被动的拉低钳位(图42)。当Vcc 关断时钳位激活强制驱动输出一个小于开MOSFET启电压的电压。

图41.正常软启动控制pin开启时序图

图42.输出驱动状态和拉低钳位

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过电压保护OVP

反馈网络的低带宽导致PFC反映输入负载和输入电压非常缓慢。结果在瞬态状态下,可能会有超出电压的危险(开启,负载跳变等)。为了增加工作的信赖性,OVP阻止PFC输出电压超出元气件范围是非常危险的。NCP1608检测到超出的Vout电压然后驱动停止工作直到Vout下降。OVP保证了PFC输出电压在其元器件的范围以内。一个比较器连接到FB pin提供了OVP功能。PFC最大输出电压(OVP电压计划OVP错误模式)计算见公式13:

Vout(OVP)?VovpVref?Vref?(Rout1?Rout2?RFBRout2?RFB?1)Cbulk电容值保证OVP不会被Vout 100HZ或者 120Hz的微波意外的触发。Cbulk最小值计算使用公式14: Cbulk?Pout2???Vripple(peak?peak)?fline?Vout eq14

Vripple(peak?peak)是输出电压的峰峰值纹波,fline是

AC输入的频率。

VrippleVripple(peak?peak)计算使用公式15

?2*(Vout(OVP)?Vout) eq15

eq13

(peak?peak)VovpVrefOVP逻辑电路包括滞后(Vovp(hys))保证了在

NCP1608试图重启之前Vout有足够的时间放电和保证免除噪音。NCP1608试图重启时的电压计算公式见16

是OVP检测阀值。

Vout(OVP)?((VovpVref?Vref)?Vovp(HYS)?(Rout1?)Rout2?RFBRout2?RFB?1) eq16

图43描述了OVP电路的工作:

图43 OVP保护

低电压保护

当输入电压应用到PFC中时,Vout强制等于线电压的峰值。NCP1608检测到低电压错误如果Vout一直低,那样Vfb就会小于Vuvp。在UVP 期间,驱动和误差放大器不工作。UVP特性保护了应用电路和Cbulk没有接触好或者是Rout1没有断开的情况。

导致UVP的输出电压计算公式见17

开环反馈保护

NCP1608综合了OVP,UVp,FPP应对断开反馈保护情况。图44描述了反馈断开时,三个保护的情况。下面描述了图44的情况:

1.

UVP:从Rout1到FB断开,Rout2拉低FB pin到地。UVP比较器检测到UVP ,驱动和误差放大器不工作

Vout(UVP)?Vuvp?(Rout1?

Rout2?RFBRout2?RFB?1) eq17

2. OVP:Rout2与FB pin断开,Rout1拉高FB电压到Vout。ESD二极管钳位FB到10V,Rout1限制电流流入FB。OVP比较器检测到OVP,驱动不工作。

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3. FB脚悬空。内部拉低电阻Rfb拉低FB电压到UVP,UVP比较器检测到UVP错误,驱动器和误差放大器停止工作。

内部耦合系统和周围环境。耦合度Vfb可能会在调节的范围以内(ie.Vuvp?Vfb?Vref)然后导致控制器传输过度的功率。结果就导致Vout不断升高直到后继电路的元器件因过电压而损坏。

UVP和OVP分别保护大部分的低电压和快速的工作点,FPP保护系统的反馈空接的情况。如果FPP没有,当一个外部的错误信号导致FB pin悬空时,Vfb依赖于

过电流保护

NCP1608一个专用的CS pin感应到峰值电流限制驱动的开通时间,如果CS pin超过VILIM。最大峰值电流使用一个感应电阻来调节Rsense。峰值电流计算使用公式18:

关断模式

NCP1608可以让使用者把控制器设置在Standby工作模式下。为了关闭控制器,FB pin被强制降低到UVP。当用FB pin关断时(图46),使用者必须保证重要的没有漏电流在关断电路里面。任何漏电流都会影响输出电压调节。

eq18

IL(pea)k?VILIMRsense一个内部的LEB Filter(图45)减少了开关的噪音和意外的处罚过电流。这个filter使得CS 信号在一个小阶段tLEB内失效。如果还需要附加滤波电路,那么就在Rsense和CS pin之间加一个小的RC滤波电路。

图45.带有可选择的RC电路的OCP电路

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图46.PFC的关断模式

应用信息

On Semiconductor 提供了一个电子设计工具,一个示范,一个NCP1608的可实现的设计应用和减少开发周期。所有工具都可以在www.onsemi.com上下载和预定。

这个设计工具让所有的使用者轻松的决定PFC 预转换器boost回路大部分的系统参数。这个示范板市一个boost预转换器可以传输100W 400V 的电压。这个回路的结构见图47。这个预转换器的设计兼应用note AND8396/D

图47.使用实例

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