L6563/L6563A：高級(jí)過(guò)渡模式PFC控制器的卓越之選

在電源設(shè)計(jì)領(lǐng)域，功率因數(shù)校正（PFC）控制器的性能直接影響到電源的效率、穩(wěn)定性和可靠性。L6563/L6563A作為一款高級(jí)過(guò)渡模式PFC控制器，憑借其豐富的功能和出色的性能，成為眾多電子工程師的首選。本文將深入剖析L6563/L6563A的特點(diǎn)、參數(shù)、應(yīng)用信息及示例，為工程師們?cè)趯?shí)際設(shè)計(jì)中提供有價(jià)值的參考。

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一、產(chǎn)品概述

L6563/L6563A是一款工作在過(guò)渡模式（TM）的電流模式PFC控制器。它在標(biāo)準(zhǔn)TM PFC控制器的基礎(chǔ)上進(jìn)行了優(yōu)化，不僅提供了更高的性能，還具備一系列額外的功能。該控制器采用高度線性的乘法器和特殊的校正電路，有效降低了市電電流的交越失真，即使在大負(fù)載范圍內(nèi)也能實(shí)現(xiàn)極低的總諧波失真（THD），支持寬范圍市電運(yùn)行。

功能特點(diǎn)

1. 精確的輸出過(guò)壓保護(hù)：具備非常精確的可調(diào)節(jié)輸出過(guò)壓保護(hù)功能，能有效應(yīng)對(duì)輸出電壓異常升高的情況，確保系統(tǒng)安全。
2. 跟蹤升壓功能：可實(shí)現(xiàn)輸出電壓跟蹤市電電壓變化，適用于一些對(duì)輸出電壓有特殊要求的應(yīng)用場(chǎng)景。
3. 反饋環(huán)路故障保護(hù)：當(dāng)反饋環(huán)路出現(xiàn)故障時(shí)，能及時(shí)觸發(fā)鎖存關(guān)機(jī)，防止系統(tǒng)因異常而損壞。
4. 級(jí)聯(lián)轉(zhuǎn)換器PWM控制器接口：方便與DC - DC轉(zhuǎn)換器的PWM控制器進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的協(xié)同工作。
5. 輸入電壓前饋：采用(1/V^{2})校正技術(shù)，補(bǔ)償了功率級(jí)增益隨輸入電壓的變化，提高了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)定性。
6. 電感飽和檢測(cè)（僅L6563）：能夠檢測(cè)升壓電感的飽和情況，一旦檢測(cè)到飽和，立即停止PFC階段，保護(hù)系統(tǒng)安全。
7. 低啟動(dòng)電流和靜態(tài)電流：?jiǎn)?dòng)電流≤90μA，最大靜態(tài)電流5mA，降低了系統(tǒng)的功耗。
8. 圖騰柱柵極驅(qū)動(dòng)器：-600/+800mA的圖騰柱柵極驅(qū)動(dòng)器，在欠壓鎖定（UVLO）期間具有主動(dòng)下拉功能，可驅(qū)動(dòng)高電流MOSFET或IGBT。

應(yīng)用領(lǐng)域

• 高端AC - DC適配器/充電器：滿足高端設(shè)備對(duì)電源性能和效率的要求。
• 臺(tái)式電腦、服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器：為這些設(shè)備提供穩(wěn)定、高效的電源。
• 符合IEC61000 - 3 - 2或JEIDA - MITI標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)關(guān)電源（SMPS），功率超過(guò)350W：確保電源符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，提高系統(tǒng)的兼容性和可靠性。

二、關(guān)鍵參數(shù)

1. 絕對(duì)最大額定值

2. 電氣特性

在不同的工作條件下，L6563/L6563A的電氣特性表現(xiàn)出色。例如，其啟動(dòng)電流在啟動(dòng)前最大為90μA，啟動(dòng)后靜態(tài)電流典型值為3mA，工作電源電流在70kHz時(shí)典型值為3.8mA。乘法器輸入具有良好的線性度和增益，誤差放大器能實(shí)現(xiàn)精確的電壓控制。

三、應(yīng)用信息

1. 過(guò)壓保護(hù)

過(guò)壓保護(hù)是PFC控制器的重要功能之一。L6563/L6563A采用了兩級(jí)過(guò)壓保護(hù)機(jī)制，包括動(dòng)態(tài)過(guò)壓保護(hù)（DOVP）和靜態(tài)過(guò)壓保護(hù)（SOVP）。當(dāng)輸出電壓突然變化時(shí)，通過(guò)監(jiān)測(cè)誤差放大器的輸入電流，當(dāng)電流達(dá)到一定值時(shí)，觸發(fā)相應(yīng)的保護(hù)動(dòng)作。動(dòng)態(tài)過(guò)壓保護(hù)在電流超過(guò)20μA時(shí)觸發(fā)，外部功率晶體管關(guān)閉，直到電流下降到約5μA以下。如果過(guò)壓持續(xù)存在，誤差放大器飽和，觸發(fā)靜態(tài)過(guò)壓保護(hù)，使外部功率開(kāi)關(guān)保持關(guān)閉，直到輸出電壓恢復(fù)到正常范圍。這種保護(hù)機(jī)制的優(yōu)點(diǎn)是過(guò)壓水平可以獨(dú)立于輸出電壓進(jìn)行設(shè)置，且檢測(cè)精度高，檢測(cè)電流的公差為15%。

2. 反饋故障保護(hù)（FFP）

反饋故障保護(hù)用于應(yīng)對(duì)反饋環(huán)路故障或輸出電壓設(shè)置錯(cuò)誤的情況。通過(guò)PFC_OK引腳對(duì)輸出電壓進(jìn)行額外監(jiān)測(cè)，當(dāng)輸出電壓超過(guò)預(yù)設(shè)值時(shí)，該引腳電壓達(dá)到2.5V，觸發(fā)鎖存關(guān)機(jī)，同時(shí)PWM_LATCH引腳置高，停止級(jí)聯(lián)DC - DC轉(zhuǎn)換器的工作。此外，PFC_OK引腳還可作為非鎖存的IC停用功能，當(dāng)引腳電壓低于0.2V時(shí)，IC關(guān)閉，功耗降低，當(dāng)電壓高于0.26V時(shí)，IC重啟。

3. 電壓前饋

PFC預(yù)調(diào)節(jié)器的功率級(jí)增益隨輸入電壓的平方變化，這會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)增益交越頻率發(fā)生變化，影響系統(tǒng)的控制動(dòng)態(tài)。電壓前饋功能通過(guò)引入與輸入電壓有效值成比例的電壓，經(jīng)過(guò)平方/除法電路（(1/V^{2})校正器）處理后，提供給乘法器，補(bǔ)償了增益隨輸入電壓的變化。這樣，當(dāng)輸入電壓變化時(shí)，乘法器輸出的半正弦波幅度會(huì)成反比變化，使電流參考適應(yīng)新的工作條件，無(wú)需依賴誤差放大器的緩慢動(dòng)態(tài)響應(yīng)。同時(shí)，系統(tǒng)的環(huán)路增益在整個(gè)輸入電壓范圍內(nèi)保持恒定，提高了系統(tǒng)在低輸入電壓下的動(dòng)態(tài)性能，簡(jiǎn)化了環(huán)路設(shè)計(jì)。

4. THD優(yōu)化電路

L6563/L6563A配備了特殊的THD優(yōu)化電路，有助于減少交流輸入電流在市電電壓過(guò)零點(diǎn)附近的傳導(dǎo)死區(qū)角（交越失真），從而顯著降低電流的總諧波失真（THD）。該電路通過(guò)在市電電壓過(guò)零點(diǎn)附近增加功率開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通時(shí)間，使PFC預(yù)調(diào)節(jié)器處理更多的能量，減少能量傳輸缺失的時(shí)間間隔，并充分放電橋式整流器后的高頻濾波電容。

5. 跟蹤升壓功能

在某些應(yīng)用中，調(diào)節(jié)PFC預(yù)調(diào)節(jié)器的輸出電壓使其跟蹤輸入電壓的有效值，而非固定值，具有一定的優(yōu)勢(shì)。通過(guò)在TBO引腳和地之間連接一個(gè)電阻，可實(shí)現(xiàn)跟蹤升壓功能。TBO引腳的直流電平等于MULT引腳電壓的峰值，代表市電的有效值。電阻定義的電流被內(nèi)部鏡像并從誤差放大器的INV引腳吸入，從而使輸出電壓隨輸入電壓的變化而變化。為避免輸入電壓超過(guò)最大值時(shí)輸出電壓異常升高，TBO引腳電壓被鉗位在3V。

6. 電感飽和檢測(cè)（僅L6563）

升壓電感的硬飽和可能會(huì)對(duì)PFC預(yù)調(diào)節(jié)器造成致命影響。L6563在電流檢測(cè)引腳（CS）上配備了第二個(gè)比較器，當(dāng)該引腳電壓超過(guò)1.7V時(shí)，停止并鎖存IC，同時(shí)PWM_LATCH引腳置高，停止級(jí)聯(lián)DC - DC轉(zhuǎn)換器的工作。只有在重新輸入電源，使L6563和PWM控制器的Vcc電壓低于各自的UVLO閾值后，系統(tǒng)才能重新啟動(dòng)，大大提高了系統(tǒng)的安全性。

7. 電源管理/內(nèi)務(wù)管理功能

L6563/L6563A提供了多種接口和功能，方便與級(jí)聯(lián)DC - DC轉(zhuǎn)換器的PWM控制器進(jìn)行協(xié)調(diào)工作。PWM_LATCH引腳用于在PFC失去對(duì)輸出電壓的控制或電感飽和時(shí)，停止級(jí)聯(lián)DC - DC轉(zhuǎn)換器的工作；PFC_OK引腳可用于在輕載時(shí)使PFC階段停用，降低無(wú)負(fù)載輸入功耗；PWM_STOP引腳與RUN引腳配合使用，可抑制PFC階段和級(jí)聯(lián)DC - DC轉(zhuǎn)換器的PWM活動(dòng)。這些功能可用于實(shí)現(xiàn)電源的啟動(dòng)和停止控制、軟啟動(dòng)、過(guò)壓保護(hù)等多種應(yīng)用場(chǎng)景。

四、應(yīng)用示例

1. 80W寬范圍市電PFC預(yù)調(diào)節(jié)器（跟蹤升壓功能）

該示例展示了一個(gè)具有跟蹤升壓功能的80W寬范圍市電PFC預(yù)調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)。通過(guò)合理選擇電路參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了輸出電壓跟蹤輸入電壓的變化，適用于對(duì)輸出電壓有特殊要求的應(yīng)用場(chǎng)景。

2. 250W和350W寬范圍市電PFC預(yù)調(diào)節(jié)器（固定輸出電壓）

這兩個(gè)示例分別展示了250W和350W寬范圍市電PFC預(yù)調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)，輸出電壓固定為400V。通過(guò)優(yōu)化電路設(shè)計(jì)和參數(shù)選擇，確保了系統(tǒng)的高效穩(wěn)定運(yùn)行。

五、總結(jié)

L6563/L6563A作為一款高級(jí)過(guò)渡模式PFC控制器，具有豐富的功能和出色的性能，適用于多種功率等級(jí)和應(yīng)用場(chǎng)景。其精確的過(guò)壓保護(hù)、跟蹤升壓功能、電壓前饋、THD優(yōu)化等特性，為工程師們提供了一個(gè)可靠、高效的電源設(shè)計(jì)解決方案。在實(shí)際應(yīng)用中，工程師們可以根據(jù)具體需求，合理選擇電路參數(shù)和功能，充分發(fā)揮L6563/L6563A的優(yōu)勢(shì)，設(shè)計(jì)出性能卓越的電源系統(tǒng)。你在使用L6563/L6563A進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，遇到過(guò)哪些挑戰(zhàn)呢？又是如何解決的呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)。