新型CoolSET系列功率因數(shù)控制器ICE1PD265G
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時(shí)間：2012-03-15
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技術(shù)方案與實(shí)用技巧
ICE1PD265G是采用獨(dú)特的CoolSET技術(shù)開(kāi)發(fā)出來(lái)的一種新型集成控制器，將控制器和開(kāi)關(guān)管集成在同一塊芯片上，能夠有效降低變換器的體積和重量，提高系統(tǒng)的散熱性能，如圖2所示。
ICE1PD265G內(nèi)部集成了寬帶電壓放大器、過(guò)壓調(diào)節(jié)器、單相限乘法器、電流比較器、零電流檢測(cè)電路、PWM邏輯電路、圖騰柱式驅(qū)動(dòng)輸出電路、精密基準(zhǔn)電源、重啟動(dòng)定時(shí)器、欠壓鎖定電路以及CoolMOS晶體管，其原理框圖如圖3所示。
在電壓放大器反相輸入端（引腳2）和輸出端（引腳3）之間接入外接電容構(gòu)成積分器，以實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出平均電壓的監(jiān)測(cè)。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)整流電壓紋波中二次諧波的抑制，該積分器的帶寬通常都在20Hz以下。電壓放大器的增益帶寬為3MHz，相位裕量為80度。電壓放大器的非反相輸入端接2.5V的內(nèi)部偏置電壓，其輸出端則直接與乘法器的輸入端相連。當(dāng)VSENSE（引腳2）上的電壓低于0.2V或VAOUT（引腳3）上的電壓低于2.2V時(shí)，驅(qū)動(dòng)電路被禁止。另外，由于CoolMOS功率MOSFET與控制電路集成在一起，必須要考慮開(kāi)關(guān)干擾問(wèn)題，電壓放大器專門(mén)對(duì)此進(jìn)行了優(yōu)化處理，能夠最大限度的減小開(kāi)關(guān)干擾的影響。
當(dāng)前置變換器啟動(dòng)、掉載或輸出弧光放電時(shí)，輸出電壓將發(fā)生急劇變化，由于積分器的帶寬比較窄，控制器將可能無(wú)法對(duì)此作出及時(shí)的響應(yīng)。為此，在輸出電壓發(fā)生急劇變化時(shí)，積分器的差動(dòng)輸入電壓保持為零，峰值電流信號(hào)通過(guò)外接電容流入VAOUT。如果該電流的大小超過(guò)控制器內(nèi)部設(shè)定的極限值時(shí)，乘法器的輸出信號(hào)將在過(guò)壓調(diào)整電路的作用下有所下降，進(jìn)而縮短了CoolMOS功率MOSFET的導(dǎo)通時(shí)間，輸出電壓得以控制。
單相限乘法器將根據(jù)直流輸出電壓和交流半波整流電壓對(duì)驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行控制。乘法器的輸入端在較寬的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)都能夠保持很好的線性度，其輸出端被內(nèi)部箝位于1.0V，因此在啟動(dòng)過(guò)程中，CoolMOS功率MOSFET得到有效保護(hù)。
外接電流檢測(cè)電阻將CoolMOS功率MOSFET的源極電流轉(zhuǎn)換為電壓檢測(cè)信號(hào)，并與乘法器的輸出信號(hào)相比較。為了防止負(fù)脈沖信號(hào)輸入電流比較器，特意加入一個(gè)電流源。在ISENSE（引腳13）上的電位低于電位時(shí)，該電流源將向ISENSE引腳提供電流。上升沿消隱時(shí)間大約為220ns，在此期間，CoolMOS功率MOSFET的導(dǎo)通峰值電流將被屏蔽。因此，在低載狀態(tài)下，THD也非常小。
RS觸發(fā)器的作用是保證在給定周期內(nèi)，驅(qū)動(dòng)輸出端上開(kāi)通或關(guān)斷驅(qū)動(dòng)信號(hào)是唯一的。
零電流檢測(cè)器通過(guò)輔助繞組實(shí)現(xiàn)對(duì)電感電流的檢測(cè)，確保在電感電流過(guò)零時(shí)CoolMOS功率MOSFET進(jìn)入下一個(gè)導(dǎo)通周期。這樣，升壓二極管的反向恢復(fù)損耗大大降低。當(dāng)分流電阻上的電壓達(dá)到乘法器的輸出電壓時(shí)，CoolMOS功率MOSFET關(guān)斷。因此，升壓電流波形實(shí)際上連續(xù)的三角波，不存在死區(qū)間隔。
為了避免誤觸發(fā)，零電流比較器采用了施密特觸發(fā)器結(jié)構(gòu)，其滯回電壓為0.5V。為防止過(guò)零比較器在過(guò)壓狀態(tài)下被擊穿，其輸入端被內(nèi)部5V箝位。另外，輔助繞組上需要串接一只限流電阻。
ICE1PD265G內(nèi)部集成了重啟動(dòng)定時(shí)器，當(dāng)CoolMOS功率MOSFET的關(guān)斷時(shí)間超過(guò)150ns，重啟動(dòng)定時(shí)器將生成重啟動(dòng)脈沖。
當(dāng)VCC上的電壓升至其上限閾值VCCH時(shí)，欠壓鎖定電路將使ICE1PD265G開(kāi)通；而當(dāng)VCC上的電壓降至其下限閾值VCCL時(shí)，ICE1PD265G關(guān)斷。在整個(gè)啟動(dòng)過(guò)程中，偏置電流將小于100μA。
啟動(dòng)電流由外接啟動(dòng)電阻提供。偏置電源則由輔助繞組和與之串接的二極管提供，參見(jiàn)圖2-12-5。
ICE1PD265G的工作波形圖如圖4所示。
評(píng)論