PFC和PWM開關(guān)電源控制器

Micro Linear公司的8引腳封裝功率因數(shù)校正（PFC）和脈沖寬度調(diào)制（PWM）電源控制器ML4803，為設(shè)計(jì)低輸入電流諧波畸變的高品質(zhì)開關(guān)電源（SMPS）提供一切所必需的功能，使其元件數(shù)量明顯減少，成本降低。

根據(jù)IEC1000-3-2規(guī)范要求，SMPS必須采取諧波抑制措施。Bi-CMOS ML4803采用多項(xiàng)專利技術(shù)，將PFC與PWM控制器二合一集成到同一芯片上，并使二者同步化，把引腳由原先的至少16個(gè)減少到8個(gè)，成為目前引腳最少的PFC和PWM混合型IC。

ML4803采用先進(jìn)的AC輸入電流整形技術(shù)，內(nèi)含平均電流（或峰值）升壓型前沿PFC。ML4803的PFC控制器，由新發(fā)明的單引腳誤差放大器、電流限制比較器、Vcc過壓保護(hù)（OVP）比較器、欠壓鎖定（UVLO）電路、基準(zhǔn)電壓（VREF）、控制邏輯及驅(qū)動(dòng)輸出級(jí)電路等部分組成；ML4803的高效后沿電流型PWM控制器，主要包括PWM比較器、DC電流限制比較器與PFC公用的振蕩器、控制邏輯及驅(qū)動(dòng)輸出級(jí)等電路。圖1為ML4803的內(nèi)部結(jié)構(gòu)方框圖。

ML4803-1的PFC與PWM控制器工作頻率均為67kHz，而ML4802的PWM工作頻率為PFC的2倍，即134kHz。ML4803的Vcc被箝位在17.5±0.8V，Vcc啟動(dòng)電流僅150μA，工作電流為2mA，欠壓封鎖門限為12±0.5V（滯后2.9±0.5V）。

ML4803的PFC控制器VEAO引腳為DC-DC升壓變換器單引腳電壓誤差放大器輸入，通過電壓反饋環(huán)路強(qiáng)迫PFC輸出調(diào)整到設(shè)定的DC電壓值。當(dāng)AC輸入電壓范圍為85～256V時(shí)，PFC升壓變換器能輸出恒定的±85V的DC電壓。ISENSE引腳為電流感測(cè)輸入，通過IC內(nèi)電流限制比較器，迫使AC輸入電流正比于AC輸入電壓的瞬時(shí)變化軌跡，保持正弦波波形，且與AC輸入電壓趨于同相位，因而可使系統(tǒng)功率因數(shù)達(dá)到0.99以上，幾乎接近于1。PFC電路同時(shí)還執(zhí)行峰值電流限制和過壓保護(hù)功能，從而提高了系統(tǒng)的可靠性。

ML4803采用了Micro Linear公司的同步前沿/后沿（LETE）調(diào)制專利技術(shù)，可使PFC級(jí)輸出紋波減小30%，從而可使用較小容量的電容，并能明顯提高SMPS的效率。

ML4803可用作設(shè)計(jì)PCS、工作臺(tái)、服務(wù)器和外部設(shè)備等高功率因數(shù)、低輸入電流諧波失真的高品質(zhì)SMPS。圖2為用ML4803作為PFC與PWM控制器的典型應(yīng)用電路。該SMPB適用于國(guó)際通用AC供電線路，AC輸入電壓范圍從85V到270V，而無需選擇開關(guān)。其輸出功率為240W，DC輸出電壓是12V，線路功率因數(shù)高于0.99。

在圖2中，置于橋式整流器BRI和電解電容C1之間的電感元件L2、開關(guān)Q2與Q5、升壓二極管CR1及U1（ML4803）的PFC控制器等，組成有源PFC升壓式預(yù)調(diào)整器。R3為電流感測(cè)電阻，其電流檢測(cè)信號(hào)經(jīng)R4和U1引腳3監(jiān)控；PFC變換器的DC輸出電壓經(jīng)R13、R12分壓采樣，通過U1引腳4監(jiān)控，從而在AC輸入端產(chǎn)生正弦電流波形，并在C1兩端產(chǎn)生385V的DC輸出電壓。R24、R26、C11和R31等為U1的Vcc啟動(dòng)元件。當(dāng)PFC電路運(yùn)行之后，L2的次級(jí)繞組則感生高頻電壓，并經(jīng)CR8，CR15整流和C9、C21、C11等濾波，輸出DC電壓加至U1引腳Vcc，為U1提供工作電壓和電流。U1引腳1輸出驅(qū)動(dòng)PFC脈沖，推動(dòng)Q2、Q5開關(guān)。當(dāng)開關(guān)開通時(shí)，電感電流IL2全部流過開關(guān)，而CR1截止；當(dāng)開關(guān)關(guān)斷時(shí)，CR1導(dǎo)通，電感電流IL2則全部流過CR1，向C1充電。

U1引腳8輸出PWM脈沖，驅(qū)動(dòng)Q3、Q4開關(guān)。T1次邊12V的DV輸出經(jīng)電阻分壓器取樣、U2參考放大器放大，并通過光耦合器U3反饋到U1引腳5，用作調(diào)節(jié)PWM占空比。很顯然，這種高品質(zhì)SMPS電路，與傳統(tǒng)的全波整流電容濾波式的SMPS比較，不同點(diǎn)就是以ML4803中的PFC控制器為核心，增加了一級(jí)PFC升壓變換器電路，以符合IEC1000-3-2規(guī)范要求。毫無疑問，采用ML4803作為控制器的SMPS，是一種全新型的綠色電路。