一种无乘法器的小功率PFC芯片电路设计_31_35.pdfVIP

第四章 XW8201 系统设计及仿真结果 23 (6)GND ：电源地。一般推荐用个 0.1uF 去耦电容连接 VCC 到 GND 来滤除杂 波。 (7)GD：PFC 的栅驱动。对PFC 的功率开关的图腾柱输出驱动管脚。内部集成 了 16.5V 的钳位保护电路。 (8)VCC ：供电电源。 芯片主要由以下十几个模块组成，分别是多矢量误差放大器、锯齿波产生电路、 THD 优化电路、零电流检测电路、输出过压/欠压保护电路、过流保护电路、带隙 基准电路、电流偏置电路、VCC 欠压锁定电路、输出驱动电路、消隐电路、逻辑 控制电路等组成。下面介绍主要电路模块的功能和应用结构。 图3.2XW8201 系统框图 下面结合XW8201 如图3.2，来简单分析每个功能模块的功能和其工作的指标。 (1) 欠压锁定模块（UVLO ）：当电源电压低于8V 时，输出控制信号，关断内 部电源，使芯片内部所有模块停止工作，同时外部功率开关管也被关断。这样在 电源低于8V 时，芯片启动电流特别低，只有 50μA ，大大减少了启动电路的功耗。 当电源电压高于 12V 时，芯片才能重新正常工作。 (2) 电源供电模块(SUPPLYREG) ：该模块在UVLO 模块正常工作后开始工作， 供电系统由一个高性能、高压的带隙基准电路产生一个约为 1.3V 的基准电压。最 后在通过一个 LDO 产生所需要的其他的基准电压和电源电压。 (3) 多矢量电压误差放大器：误差放大器的主要功能是使 PFC 的输出电压稳定 在 400V 左右。其正输入端的基准电压为 2.5V 。开环增益要达到60dB 以上，开环 带宽为 1M，补偿带宽为 20HZ 以下。输出阻抗高达 110KΩ 以上。过冲钳位电压 为 2.65V ，欠压钳位电压为2.35V 。 (4)锯齿波产生电路：锯齿波产生电路的主要功能是产生一个从 0.3V 到 2.7V 的锯齿波和误差放大器比较，产生控制信号。由于芯片工作临界导通模式，频率 可变。所以芯片的锯齿波产生电路必须要和驱动信号同步。此外，锯齿产生电路 决定了芯片的最大导通时间的精度，典型的最大导通时间是 24μs 。 24 一种无乘法器的 PFC 芯片电路设计 (5) 零流检测电路：由于该校正电路工作在临界导通模式下，因此，需要零电 流检测电路。当外部 Boost 电感端电压开始反向或者电感电流降到零时，电路输出 信号控制逻辑电路，开启功率开关，实现临界导通模式。为了避免电路的误操作， 输入电压具有 0.35V 滞回，同时输入端口具有钳位保护功能，当输入电压高于 10V 时，齐纳管击穿，钳位输入上限，当输入电压低于 1V 时，钳位输入下限。 (6)THD优化电路[34]: 由于零流检测电路到驱动电路存在一段时间的延时，在 这段时间里功率管漏极寄生电容会通过电感L给输入滤波电容C1 电容充电，导致 C1 有残余的电量，这样会导致整流桥不导通，产生很大的输入电流谐波失真。这 种现象在输入电压过零时尤其明显。因此需要一个THD优化电路来改善这种现象。 在后面将详细介绍。 (7)保护电路：XW8201 提供多方面可靠的保护，它主要包括，输出电压过压 保护、输出电压欠压保护、反馈环路断路保护、供电电压过压保护、过流保护。 (8) 电流偏置电路：由于芯片误差放大器的跨导要求很准，又因为跨导是电流 的函数，所以这要求芯片电流精度比较高。设计时采用了温度补偿的方法提高了 电流的精度。 (9)消隐电路：当功率管打开的时候，不可避免的会产生一个很高的毛刺，如 果不加以处理的会使过流保护电路产生误触发。传统解决办法是加一个 RC 滤波 器，但这样会引入不必要的延时，XW8201 采用了消隐技术，在功率管打开的后 350nsec 内屏蔽过流比较器，因此功率管不会被误关断。 3.3 XW8201 芯片的子模块设计与仿真验证 根据上一节芯片各个模块的设计要求和其结构特点，本节对临界导通模式的 有源功率因数校正控制器 XW8201