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基于IC控制器FAN4810的500WPFC电源的设计

发布时间:2020-07-01 02:25:46 阅读: 来源:页岩气缓蚀剂厂家

摘要:介绍了PFC控制器FAN4810的主要特性,同时给出了基于FAN4810的500W高性能PFC预调节器的设计程序与方法。

本文引用地址:关键词:FAN4810;PFC变换器;电路设计

0 引言

将基于功率因数控制器的有源功率因数校正(PFC)预调节器应用于分布式电源系统的前端时,能使非线性负载呈现纯电阻性,迫使桥式整流器的输入电流正比于输入电压,并且与线路电压保持同相位,因而线路功率因数几乎达到1。有源PFC预调节器的DC输出电压必须高于AC线路电压的峰值。对于270V的AC最高输入线路电压,PFC升压变换器的DC输出稳定电压通常是385V或400V。基于美国飞兆半导体公司功率因数控制器FAN4810的PFC升压变换器,有着宽输入电压范围和宽输出功率电平,符合IEC1000-3-2规范和UL1950标准,具有超快速PFC响应。本文简要介绍了PFC控制器FAN4810的主要特点,给出了完整的应用电路,重点介绍了利用FAN4810控制器的500WPFC预变换器设计。

1 FAN4810的基本结构及主要特点

FAN4810采用16引脚DIP和16引脚SOIC封装,芯片电路组成框图如图1所示。

图1 FAN4810芯片电路组成框图

FAN4810是一种平均电流、连续升压前沿PFC控制器,其主要特点如下:

1)含有Tri-faultDetectTM功能,符合UL1950安全标准。万一反馈通路失效,反馈脚VFB上电压太高、太低或开路,三故障(Tri-fault)检测电路将终止PFC驱动;

2)压摆率增强的跨导电流误差放大器(IEA),提供超快速PFC响应;

3)内置增益调制器,并且有3个输入,即AC线路电流参考输入IAC、AC线路电压检测输入VRMS和PFC输出电压反馈误差放大器(VEA)输出VEAO,这种3输入增益调制器,对PFC起核心控制作用;

4)带有输出过电压保护(OVP)、输入电压过低(brown-out)保护、VCC欠压锁定(UVLO)、峰值电流限制和软启动功能;

5)带开/关PWM时钟输入(脚CLKSD)和同步时钟输出(脚CLKOUT);

6)VCC启动门限为13V,关闭门限是10.8V,启动电流约200μA,在VCC=15V下的工作电流约5.5mA;

7)栅极驱动电流容量达±1A。

2 应用电路与设计

2.1 应用电路及操作

图2示出了由FAN4810组成的一个500W有源PFC升压变换器电路。

图2 基于FAN4810的500WPFC预变换器电路

在接通AC线路电源后,当电容C15通过R13和R14被充电到13V时,FAN4810启动。启动时,在PFC开关Q1导通之前,为保证PFC操作,通过二极管D2的电流迅速对C5充电到AC线路电压峰值。当Q1关断时,C5上电压经L1升压至400V。升压电感器L1的辅助绕组及D3,D4,C12,C16和R10,C15组成的全波整流滤波电路,为FAN4810脚VCC提供15V的DC工作电压。Q4,R16和C20等组成软启动电路,FAN4810误差放大器输出VEAO被迫跟随Q4对C20充电。当C20被充电至VREF(7.5V)时,Q4截止。

2.2 设计程序与方法

2.2.1 PFC升压变换器基本参数

图2所示的PFC升压变换器电路主要参数为:

输出功率 Po=500W;

最低AC线路电压 VMIN=80V;

最高AC线路电压 VMAX=264V;

DC输出电压 Vo=400V(正常值),最小值Vo(MIN)=300V;

变换效率 η=0.93;

开关频率 fs=100kHz;

总电流谐波失真 THD=5%。

2.2.2 主要电路和元件参数选取

根据PFC变换器的技术条件和FAN4810的电气特性,可以确定主要元件的选取。

2.2.2.1 升压电感器L1电感值的确定

PFC变换器在连续导通模式(CCM)下工作,最大峰值AC线路电流IIN(PK)为

IIN(PK)===9.5A

高频电流峰—峰值ΔI可按IIN(PK)的20%来处理,即ΔI=9.5A×20%=1.9A。通过L1的最大电流为

IL(MAX)=IIN(PK)+ΔI/2=9.5A+1.9A/2=10.45A

开关占空因数D为

D==0.717

L1的电感值可由式(1)确定。

L= (1)

将相关数据代入式(1)得到L=426μH,可选择420μH(电流容量为10A)。

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