L6562简介ppt课件.ppt

AC-DC的簡介,2009.8.5,1,1,2009.8.5,L6562是继L6561之后ST公司生产的一种性能改进的低成本经济型功率因数校正()控制器。这种工作在过渡模式的电流型控制器与的引脚相兼容，其主要不同点是在高线性乘法器中嵌入了输入电流总谐波失真()最优化电路，从而能在宽范围的线路输入电压和一个大的负载范围内提供非常低的及高次谐波。,简介,2,2,ACDC主要特点,具有10.3-22V的宽电源电压范围；具有低于70uA的启动电流和低于4mA的工作电流，并且含有截止功能，因而特别适用于遥控开关控制，并且能满足“蓝天使”、“能源之星”和“Energy2000”等标准；借助于电压误差放大器和1%的内部精密电压参考，可控制PFC的DC输出电压并使其高度稳定；有过电压保护功能，能安全处理启动和负载断开时产生的过电压；在电流感测脚内嵌RC低通滤波电路，可减少外部元件数量和PCB面积；带有源电流灌电流为-600/800mA的推挽式输出级，并带有欠压锁定UVLO下拉和15V的电压钳位，可驱动功率MOSFET或IGBT，从而可使变换器输出功率高达300W。,3,3,2009/8/5,4,FunctionalBlockDiagram,图1,2009/8/5,5,BCDACDC基本工作原理,这里将结合图1及各引脚功能对其工作原理进行分析描述。1号引脚为系统反馈电压的输入端,该引脚与内部运算放大器的负相输入端相连,同时通过一电阻分压网络与输出电压相连,从而构成负反馈；2号引脚为内部乘法器的另一个输入端,同时为电压误差放大器的输出端,当系统稳定工作时,该点的电压应恒定；1号引脚和2号引脚之间应接一补偿网络,该网络一方面构成电压环的PI调节器,另一方面用以补偿系统的动/静态性能；3号引脚为芯片内部乘法器的一个输入端,该引脚与boost电路输入电压相连,确定输入电压的波形与相位,用以生成芯片内部的电感电流参考信号；4号引脚为MOS管电流采样引脚,芯片将该引脚检测到的信号与芯片内部产生的电感电流参考信号相比较,用以确定何时关断MOS管；,2009/8/5,6,BCDACDC基本工作原理,5号引脚为芯片的过零检测引脚,用于确定何时导通MOS管。该引脚检测电感电流过零时产生的电压振荡,有效触发信号为一下降沿；6号引脚为芯片的参考地,该引脚应和主电路的地连在一起；7号引脚为芯片的驱动信号输出引脚,该引脚内部采用了图腾柱结构,具有最大400mA的驱动能力,能直接驱动MOS管；8号引脚为芯片的电源输入端,芯片的正常工作电压范围为11V18V,芯片内部有20V的稳压管并联于该引脚与地之间,为防止芯片供电电压过高而将芯片内部稳压管击穿,可在该引脚与外部供电电源间串接一限流电阻；,VOLTAGEREGULATOR线路架构及工作原理,该模块主要作用是把外围器件不十分稳定的直流供电电源VCC转化成两个稳定的内部电压基准源：7V的内部电源VZ和2.5V的电压基准Vref，并经电阻分压网络为芯片各模块提供高精度基准电压和比较阈值门限。因此，在传统带隙基准电压源的基础上进一步改进，去掉电路中的运算放大器，采用威尔逊电流镜电路，同时使用电阻来补偿基极电流流经分压电阻产生的影响。图2采用基于BCD工艺的这种带隙基准电压源电路可以得到具有较好的温度系数和变化范围为0.8%的输出电压。图2如下图所示：,7,7,VOLTAGEREGULATOR线路架构及工作原理,图2电压基准实际电路图,8,8,VOLTAGEREGULATOR线路架构及工作原理,图2所示的带隙基准电压源电路可以分为两部分，左边部是自偏置电路，为基准电路提供镜像的偏置电流；右边部分是带隙基准电压VREF产生电路，产生低温漂、高精度的基准电压，并通过RD3RD7电阻分压为芯片提供不同的基准电压。En为欠压锁定模块ULVO产生的使能控制信号，高电平使基准正常工作，低电平关断整个电路以降低功耗。基准电压Vref可表示为：,9,9,2009/8/5,10,ErrorAMP.线路架构及工作原理,如图3和图4所示,图3,图4,2009/8/5,11,ErrorAMP.线路架构及工作原理,如图2所示,图3是误差放大器的典型补偿线路。误差放大器的典型补偿线路如图3所示。为了得到一个理想的功率因数,控制回路的频率要低于20Hz,同时电路增益和频带宽是最大的。图3中的电阻R7对电路的增益有决定性的作用,它是误差放大器的一部分,下偏置电阻R8只是决定V0的值。然而在过压情况下,E/A输出必须尽可能快地被降到低电平,但是狭窄的E/A带宽影响了反应速度,因而采用OVP。考虑到该预调节器(MTPFC)能适应其他负荷性质的负载,图4展示两种补偿线路,其性能用下式表示:在补偿网络中增加了电阻,使低频增益有所降低,但交叉频率时展宽了频带,使非电阻性负载同样获得精良的V0值。,ErrorAMP.线路架构及工作原理,图5误差放大器实际电路图,12,12,ErrorAMP.线路架构及工作原理,其中输出级采用甲乙类互补推挽输出。为克服交越失真，在QE18、QE19两管基极之间接入一个导电支路，由QE13、QE14、ME16、ME17组成，相当于两个串联的二极管，使得在静态时有一个较小的电流从内部电源VZ流经QE9到地，在QE18、QE19的基极之间产生2VBE的电位差，所以静态时QE18、QE19已有较小的基极电流，因而两管也各有一个较小的集电极电流。在两管交替导通的过程中，将有一小段时间QE18、QE19能同时导通，避免了两管同时截止，减小了输出信号COMP的交越失真。,13,13,2009/8/5,14,Over-VoltageProtection线路架构及工作原理,如圖6所示,图6,2009/8/5,15,在稳定状态下，输出电压的值应维持在接近PFC电路正常工作的额定值范围内。这由电阻R1和R2确定（见图6），忽略纹波的影响，通过R1的电流与R2上的电流相等，考虑到误差放大器的非反相输入端在L6561内偏置在2.5V，在INV脚上的电压也是2.5V，通过R1和R2的电流为：如果输出电压由于负载减小导致的正向激增，INV脚上的电压将会因连接在INV脚和COMP脚之间的误差放大器的反馈作用而保持在2.5V，结果，R2上的电流依然为2.5/R2,而R1上的电流变为：,Over-VoltageProtection线路架构及工作原理,Over-VoltageProtection线路架构及工作原理,电流差I=V/R1,将通过补偿网络进入误差放大器。在L6562内电流被监控当达到37uA时乘法器的输出电压就会降低，因此需要降低来自电源的能量。如果电流超过40uA,过压保护功能将被启动，同时功率管将被关断同时芯片工作在空闲状态直到电流低于10uA。输出电压V能够触发过压保护功能的条件是：,16,16,Over-VoltageProtection线路架构及工作原理,一个重要的改进是过压的等级可独立设定设定，取决于R1和R2的比例；另一项改进是检测电流误差的精度达到12%，如果V远小于V则误差的绝对值将和适当的降低。如果负载非常小输出电压在达到额定值后很容易趋于稳定，此时误差放大器的输出会很低，同时当这种情况被检测到，外部功率晶体管将被关断，芯片也将处于空闲模式。当误差放大器回到线性趋于将会恢复正常工作。如果恢复率很慢，芯片将工作在burst模式。,2009/8/5,17,17,Over-VoltageProtection线路架构及工作原理,图7OVP实际工作电路,18,18,Over-VoltageProtection线路架构及工作原理,图8过压保护模块的直流特性曲线,19,19,2009/8/5,20,Disablefunction线路架构及工作原理,L6562是在临界传导电流模式状态下工作的。当升压电感L的电流减小到零,检测电感两端的电压极性同时换号,零电流检测器打开外部的MOSFET。为了防止虚假触发,电路提供了0.5V的滞后电压。ZCD端输入电压的门限值是1.82.3V,输入电流2A,禁止阈值200mV,箝位电压5.7V。实际电路图如图9、图10：,Disablefunction线路架构及工作原理,图9ZCD内部实际工作电路,21,21,Disablefunction线路架构及工作原理,图10零电流检测电路,22,22,THDoptimizercircuit,针对导致恶化的原因，在其内部乘法器单元中，嵌入了最优化专门电路。该电路能处理线路电压过零附近积聚的能量，从而使桥式整流器之后的高频滤波器电容得以充分放电，以减小交越失真，降低。结合高线性乘法器中的最优化电路，允许在误差放大器反相输入端脚和输出端脚之间连接串联补偿网络，以减小误差放大器输出纹波和乘法器输出的高次谐波。与比较，性能有较明显的提升，但成本并不增加。嵌入了THD的乘法器工作电路如图11所示：,23,23,THDoptimizercircuit,图11内嵌THD单元的乘法器,24,24,THDoptimizercircuit,设计的基本思想是设法在乘法器的输出叠加一个微小的正向偏移电压Voffset，这个偏移电压并不是简单的一个直流偏移量，而是交流输入电压的函数，随着乘法器交流输入电压Vmult瞬时值的增大而减小，所以当交流输入电压达到最大值时，这个偏移量已经足够小，以致可以忽略。也就是说，这种设计思想，事实上主要增大了乘法器输出电压Voffset在交流波形过零时的乘积，即在保证输出电压Vproduct波形尽可能接近基波的前提下，只增大了峰值电感电流包络最低处的值，而最低处以外包络增加的值尽可能的小，从而减小了交越失真对输入电流的影响。综上所述，设计的乘法器应实现：Vproduct=KVmultVcomp+Voffset,25,25,STARTER模块线路架构及工作原理,自启动电路实现的功能是在功率因数校正芯片刚开始工作时，周期性输出一个脉冲信号开启功率管。输出周期性的脉冲信号实际上就是一个振荡器。在集成电路中，实现振荡器的方式很多，有LC振荡器、有环形振荡器、双比较器振荡器等等。双比较器振荡器构成的自启动电路如图12：,26,26,STARTER模块线路架构及工作原理,图12自启动电路,27,27,STARTER模块线路架构及工作原理,在芯片刚开始工作的时候，功率管检测不到电感的零电流信号，RS_ZCD上的电压为低平。振荡器工作，给功率管提供周期性的启动信号；在芯片正常工作的时候能够检测到零电流信号，RS_ZCD上检测到与和零电流同周期的信号，由于功率因数校正的开关频率要比启动电路信号的频率高，所以在电容尚未冲到比较器2翻转的时候，RS_ZCD上的脉冲就会让触发器翻转，让M6开启，因此比较器1输出永远不会有高电平脉冲，自启动电路不影响功率因数校