新型CCM PFC控制器ICE1PCS01及其應用

1 引言

功率因數(shù)校正（PFC）技術(shù)是提高電氣產(chǎn)品功率因數(shù)的簡捷、有效途徑，因而受到越來越廣泛的關(guān)注。PFC電路有連續(xù)電流導通模式(CCM)和斷續(xù)電流導通模式(DCM)兩種[1]。DCM因其控制簡單，價格低廉，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需要設計電壓環(huán)和電流環(huán)兩個控制環(huán)，兩個調(diào)節(jié)器回路需要相應的外接元件，如常用的CCM PFC專用集成控制器UC3854，共有16個引腳，外圍元件數(shù)量達30余個，電路設計相對復雜，控制調(diào)整不方便。因此，新型簡便的專用控制電路的開發(fā)和應用對PFC技術(shù)的實用化具有重要的意義[2][3]。

為了降低設計難度和費用，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)可以達到1，諧波分量完全符合IEC 1000-3-2 Class D標準。該芯片無需直接來自交流電源的正弦波參考信號，外圍器件少，外圍電路簡單，具有更快速的動態(tài)響應、獨特的軟啟動方式和更加完善的各種保護功能[4][5]。

下面對CCM PFC控制器ICE1PCS01的特點、引腳功能、電氣參數(shù)、功能描述以及典型應用進行介紹。

2 特點和引腳說明

2.1 特點

CCM PFC專用控制器ICElPCS01具有以下應用特點。

① ICE1PCS01僅有8個管腳，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，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 增強的動態(tài)響應；單周電流峰值限制；

⑧ 高效的可限制啟動電流的軟啟動功能；

⑨ 具有多項保護功能，如開環(huán)保護、輸出過壓保護、交流電源欠壓保護、電源欠壓保護、峰值電流限幅及軟過流限幅保護等；

⑩ 滿足IEC 1000-3-2 Class D標準的諧波分量要求。

2.2 引腳說明

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)補償器。該管腳構(gòu)成電流控制環(huán)的低通濾波器和補償器，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電壓，該電壓輸入ICE1PCS01的ISENSE腳（引腳3）后接入內(nèi)部跨導運放OTA2的輸出端，跨導運放和ICOMP腳（引腳2）外接的補償電容構(gòu)成一個濾波環(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。該管腳通過外接的電流傳感電阻檢測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，同時該信號也是峰值電流限制模塊的輸入信號。為了防止電流上升階段高浪涌電流在檢測電阻上引起的高電壓降而導致引腳3超出其最大承受值，通常串聯(lián)一個的電阻來限制注入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）：頻率設置端。該管腳可以通過對地外接一個電阻來設定系統(tǒng)的開關(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。該管腳通過電阻分壓網(wǎng)絡采樣輸出電壓，該管腳的參考電壓為5V。

l VCOMP（引腳6）：電壓環(huán)補償器。該管腳通過對地連接的一個補償網(wǎng)絡構(gòu)成電壓控制環(huán)的補償器，而且提供系統(tǒng)的軟啟動功能以控制啟動時輸入電流的上升。

l VCC（引腳7）：芯片供電端。該管腳通過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)部并沒有對電源裝置進行限制的箝位網(wǎng)絡。

l GATE（引腳8）：驅(qū)動輸出端。該管腳為內(nèi)部驅(qū)動電路的輸出端，具有1.5A的驅(qū)動能力，輸出驅(qū)動信號的高電平電壓值為11.5V（典型值，芯片供電電壓為20.0V時）。

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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