基于IR1150的单周期控制PFC的原理与设计.PDFVIP

基于IR1150 的单周期控制PFC的原理与设计 摘 要：IR1150是一种新型的单周期PFC控制芯片，它采用的单周期控制(0ne-cycle control，OCC)技术， 无需传统PFC 电路所需的模拟乘法器、输入电压采样以及固定的三角波振荡器，大大简化了PFC 电路的设 计和缩小了装置体积。在介绍该芯片的同时对单周期控制原理进行了阐述，并研制了一台基于IR1150的3 00w实验电路。 关键词：IR1150；功率因数校正；单周期控制 0 引言 开关电源以其效率高、功率密度大而在电源领域中应用越来越广。但传统的桥式整流，大电容滤波的 开关电源存在一个致命的弱点：功率因数低，一般为0．45～0．75。而且其无功分量基本上为高次谐波。 目前各国都对开关电源装置的输入谐波要求制定了标准，多数开关电源都需要加装PFC级来满足功率因数 以及谐波含量的要求。 然而，传统功率因数校正电路技术复杂、设计步骤繁琐、所需元器件多、体积大而且成本高，例如使 用经典的UC3854芯片开发的PFC电路。因此，设计时其往往要在性能和成本之间进行折衷。IR公司针对 上述情况推出了专用于AC／DC功率因数校正电路的IR1150 系列产品。它采用了IR公司的专利单周期控制 [1](0ne-cycle control，OCC)技术，不仅简便可靠，而且外围所需元器件少。为PFC 电路的设计提供了一 种全球适用的优秀解决方案。 1 IR1150 控制芯片简介 IR1150控制芯片的管脚排列如图1所示。而管脚功能说明如表1 所列。 IR1150是一种连续电流模式PFC控制芯片，仅有8 个引脚。它采用了IR公司特有的单周期控制技术， 为有源功率因数校正电路提供了一种成本低廉、设计简单的解决方案。如1 KW服务器开关电源中，与传统 基于乘法器的CCM系统相比，IR的PFC解决方案可节省40％的电阻电容，节省50％的PFC控制器电路板 面积。在功率密度问题上更为突出的小功率应用中，如大功率笔记本和液晶电视适配器，若采用CCM模式 的IR1150控制器，则意味着降低峰值电流，对EMI滤波器的要求也可降低43％。 l.1 IR1150 的主要特性 ——单周期控制技术； ——无需输入电压采样； ——50kHz～200 kHz工作频率设定； ——输出过压、欠压、空载保护； ——每周期电流峰值限制； ——高达1．5A的门极驱动； ——最大脉宽限制为98％； ——软启动，微功率启动及休眠节能模式。 l.2 主要管脚功能介绍 脚2(FREQ)频率设定端该引脚通过接地电阻设定芯片工作频率，设定范围为50～200 kHz。 脚3(ISNS)电流反馈输入端该引脚接收电感电流检测信号并提供峰值电流限制功能。该引脚上接收的 是检测电阻上的负电压，该电压反映了电感电流的变化。 脚4(OVP／ENA)输出电压采样输入端用于过压保护和“休眠模式”使能。当该引脚电压高于105．5％V REF脚8驱动输出将被强制关闭。当该引脚电压降低到O.62 v以下，芯片进入电流消耗仅为200MA的“休 眠模式”，符合待机功率小于1w的Blue Angel和“能源之星”节能标准。 脚5(COMP)电压环误差放大器输出端该引脚经过外部阻容电路接地，构成电压环路补偿电路。若出现 输出空载以及输出电压过低的情况，该引脚将被强制置为低电平。脚6(VFB)输出电压反馈端 电压环误差 放大器反向输入端，输出电压经过电阻分压后接人该引脚，通过该引脚的作用来控制电路输出电压。脚8(C ATE)芯片驱动输出端可以提供最高1．5A 的输出电流。 2 IR1150 单周期控制技术分析 2.1 单周期控制技术介绍 近年来单级PFC的研究集中于如何简化传统的PFC 控制电路结构，避免对输人电压采样和使用复杂的 模拟乘法器。IR1150使用的必威体育精装版PFC控制技术——单周期控制很好地解决了这个问题。单级PFC电路的控 制目的是要使输入电流ig的低频波形(50