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[導(dǎo)讀]1 引言 美國CMC半導(dǎo)體公司推出的單片PFC+PWM控制器CM68xx和CM69xx系列產(chǎn)品,由于采用了LETE(上升沿調(diào)制PFC/下降沿調(diào)制PWM)和TM(增益調(diào)制技術(shù))等專利技術(shù)?

1 引言
美國CMC半導(dǎo)體公司推出的單片PFC+PWM控制器CM68xx和CM69xx系列產(chǎn)品,由于采用了LETE(上升沿調(diào)制PFC/下降沿調(diào)制PWM)和TM(增益調(diào)制技術(shù))等專利技術(shù)?從而使CM68xx和CM69xx這兩種系列芯片的增升電容可以做到非常小,從而節(jié)省無功功耗和元件成本。另外,也可提供全面保護(如電壓保護、過壓保護、過流保護、短路保護及過熱保護等)功能,其主動式的PFC(功率因子校正)可使功率因子接近1。CM68xx系列和CM69xx系列涵蓋了從50W到5000W的應(yīng)用,這使得它們可以廣泛地應(yīng)用于PC電源、空調(diào)、大屏幕彩電、監(jiān)視器、UPS、AC adaptor等眾多需要開關(guān)電源的應(yīng)用領(lǐng)域。CM6800與CM6903的軟啟動電流僅為100μA,其中CM6800采用DIP16封裝,CM6903為SIP9封裝,它們均具有極高的性價比。本文僅介紹大功率產(chǎn)品CM6800的結(jié)構(gòu)、特點及應(yīng)用。

2 CM6800/1的主要特點
CM6800/1內(nèi)含脈寬調(diào)制控制器,能促進小型低成本大容量電容在開關(guān)電源設(shè)計中的應(yīng)用。同時該產(chǎn)品還可降低電力線路負載,減小場效應(yīng)管的應(yīng)力,從而設(shè)計出完全符合IEC-1000-3-2規(guī)范的開關(guān)電源產(chǎn)品。

CM6800/1的主要特性如下:
●PWM部分添加了反向限流;
●23V Bi-CMOS處理;
●通過VIN OK可保證以2.5V而不是1.5V運作PWM;
●具有同步的前沿PFC及后沿PWM;
●為超快PFC響應(yīng)提供有高轉(zhuǎn)換率誤差放大器;
●具有低啟動電流(100μA type.)和低工作電流(3.0mA type.)特性;
●低THD、高PF;
●利用PFC與PWM之間的存儲電容可減小紋波電流;

●具有平均電流控制模式,同時具有連續(xù)或非連續(xù)工作模式的boost型前沿PFC;
●內(nèi)含VCC OVP 比較器,可低功率檢測;
●PWM電路既可以采用電流模式,也可以采用電壓模式工作;
●可通過電流反饋增益調(diào)節(jié)器改善電路的噪聲影響;
● 內(nèi)部含有斷電保護、過壓保護、欠壓鎖定(UVLO)、軟啟動及電壓參考電路。

3 CM6800/1的引腳功能及參數(shù)
3.1 引腳功能
CM6800/1電源控制器具有SOP-16(S16)和PDIP-16(P16)兩種封裝形式,兩種封裝的工作溫度范圍均為-40℃~+125℃,圖1所示是CM6800/01的引腳排列圖。表1給出了它們各引腳功能及該腳的工作電壓。

表1 CM6800/1引腳功能及工作電壓

3.2 主要參數(shù)
CM6800/1的主要參數(shù)如下:
● 器件最高工作電壓Vcc為23V;
● PFC最大輸出電流為1A;
● PWM最大輸出電流為1A;
● IAC最大輸入電流為1mA;
● IREF最大輸入電流為10mA;
● PFC、PWM的輸出電壓范圍均為(GND-0.3)~(VCC+0.3)V;
● IEAO 腳的電壓為0~4.5V;

● 片內(nèi)振蕩器的振蕩頻率:66~75.5kHz(TA=25℃);
● PFC占空比范圍為0~95%;
● PWM占空比范圍為0~49.3%;
● 軟啟動電流典型值為100μA;
● 操作電流典型值為3.0mA;
● 欠壓鎖定門限電壓典型值為13V。

4 CM6800/1的內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理
CM6800/1的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示,它由一個平均控制電流以及連續(xù)的boost同步前沿PFC和后沿PWM組成,其中PWM既可用于電流模式又可用于電壓模式。而在電壓模式中,與PFC輸出相接的前饋控制電路可改善PWM的線性控制規(guī)則;在電流模式中,PWM通常用下降沿(后沿)調(diào)制方式,而PFC則用上升沿(前沿)調(diào)制。這種前、后沿調(diào)制專利技術(shù)的運用使得PFC的誤差放大器具有較寬的帶寬,而且能夠有效地減小與PFC DC端相連的電容的尺寸。

CM6800/1具有功率因數(shù)校正和大量的保護功能,其中包括軟啟動、PFC過壓保護、峰值電流限制、斷電保護、占空比限制及欠壓鎖定等。
由圖2可知,PFC部分由增益調(diào)節(jié)器、電壓誤差放大器、電流誤差放大器、過壓比較器、PFC限流比較器、電壓參考電路及振蕩器等組成。其中增益調(diào)節(jié)器是PFC的主要部分,它可以對干線電壓波形、頻率、RMS線上電壓、PFC輸出電壓以及整個電流反饋的響應(yīng)進行控制。PWM部分由脈寬調(diào)制器、PWM限流比較器、VIN OK比較器、PWM控制(RAMP2)電路(電流模式及電壓模式)、軟啟動電路、占空比限制電路及直流限流比較器等組成。這一部分最重要的問題是和PFC部分的內(nèi)部同步問題,其同步特性簡化了PWM的補償電路,它主要靠PFC的輸出電容(即PWM輸入電容)來對紋波進行控制,而且PWM的工作頻率與PFC相同。

CM6800/1突出的優(yōu)點是采用了同步的前沿PFC和后沿PWM調(diào)制技術(shù)。PWM的后沿調(diào)制是在系統(tǒng)時鐘的后沿開關(guān)將要接通時進行的。其方法是將誤差放大器的輸出和調(diào)制的斜坡電壓進行比較,然后在開關(guān)接通期間確定其后沿調(diào)制的有效占空比,圖3所示是其后沿調(diào)制示意圖。而前沿調(diào)制是在系統(tǒng)時鐘的前沿開關(guān)斷開時進行的,其方法是當(dāng)調(diào)制斜坡電壓達到誤差放大器輸出電壓時,開關(guān)接通,并在開關(guān)斷開期間確定前沿調(diào)制的有效占空比,圖4所示是其前沿調(diào)制原理示意圖。

這種控制技術(shù)的優(yōu)點之一是只需要一個系統(tǒng)時鐘,開關(guān)1(SW1)斷開和開關(guān)2(SW2)接通可在同一瞬間將瞬時的“no-load”周期減至最小,從而通過開關(guān)作用得到較低的紋波電壓?同時在同步開關(guān)作用下減小前端的紋波電壓。采用這種方法,可將120Hz的PFC的輸出紋波電壓改善30%。

5 CM6800/1的應(yīng)用
CM6800/1集成芯片可廣泛應(yīng)用于大功率開關(guān)電源中,圖5是CM6800/1芯片以電流模式工作的應(yīng)用電路,圖6是芯片工作在電壓模式的應(yīng)用電路。在電流模式應(yīng)用中,RAMP2端的信號可直接從電流感應(yīng)電阻R19得到,且在變換器的輸出期間為一個典型的電流。同時,DCILIMIT可用于提供周期性的限制電流,在該應(yīng)用中,它可直接和RAMP2連在一起,而且DCILIMIT輸入還可用于輸出進行過流保護。而在電壓模式應(yīng)用時,RAMP2端和一個RC定時電路(R62、C50)連接在一起,可產(chǎn)生一個斜坡電壓,其最小值為0V,最大值約為5V。需要說明的是:應(yīng)用與PFC輸出相連接的前饋電路可為PWM提供一個理想的周期斜坡信號,這對改善其線性規(guī)則的準確性和響應(yīng)有一定幫助。
(轉(zhuǎn)自 中國電子網(wǎng))


文章作者:安徽合肥解放軍電子工程學(xué)院 馬國勝 安徽合肥解放軍炮兵學(xué)院 田 野

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