ICE2PCS01的分析和技术应用

1、ICE2PCS01工作原理分析与设计黄晓康：kan850929126.1. 传统的CCM PFC结构电路上图为传统的 CCM PFC结构电路，在传统的PFC电路存在两个控制环。一个是电压环，它被用来调整输出电压；另外一个是电流环，它被用来控制输入电流。输出电压电 压与基准电压比较经误差放大器的输出Verr ，Verr决定了输入电流lin的幅值大小。Verr乘以正弦波参考信号|Vin|得到正弦输入电流参考信号Iset 。再与检测到的电感平均电流比较产生 PWM控制信号。在传统的CCM PFC中，|Vin|是必不可少的，它用于产生电流控制环中的正弦波输入电压。更详细结构如下：2. 为了简化控制，省

2、掉乘法器。如图英飞凌推出了新的控制方式芯片;ICE2PCS01其经典电路如下;RectifierEMI FillerCUT2 i 2 £VIN=S5V .,265V AC2匸KVoin=400VDCAuxiliary' Supply，Tvp?c3l sppllcadon circuJt of ICE2PCS<J1Figura 23.ICE2PCS01控制原理F图为ICE2PCS01的部结构图vccGAftMfreqcA-*COMPQ*3LOIS ENSE扳荡器电流环rI保沪单元1-J电压环<+嚼齿说产生二非统性増益1 -O-VCOWPGKD團2迤WW内詡諭ta -

3、 caveeE. * jil# BW-j! JI -1 Ml Jis»i££0p阳->9C0MP-八 Sfc-*hM-A|>卍刖.T気r齬力踊rJFTlDJ ,卜-n !lm £iW*1 "禅晦r;ICE2PCS01/GFvA _ a » L LiriBi嚣席7 0#则艸|JN>.rTKTTj斗:尹 LlZ*由 IP44M-H-r 屮*i >>#kirartl 甲 ”：丄 i.-_ -nri hrIl4rH/W1非践性沿益(nroL« BlIWMWjL如上图，该芯片的基本原理如下所述。假设电压环

4、正处于工作状态，输岀电压保持恒定，则一 个CCM升压型PFC控制系统的 MOSFET关断占空比Doff 可以由下面的公式得到：Rcpes;onra11<oB-QGkajolg4mav«(IJatlCOMP1/图5nrwmjLuiJJ5Vincre«Md »k>pej J 1.1 J 1 J 甲 _-4-Doff=Vin/Vout电压环模块产生一个斜率随Doff变化的锯齿波与电流环的低频平均电流ave(IIN)比较,来调整PWM (电流环的目的在于调整电感电流的平均值，使得它正比于关断占空比DOFF从而正比于输入电压VIN。)这个关系式可以通过前边沿调制

5、方式实现，如下图右图中虚线是P1的波形。实线是 P2的波形。2.增强动态响应从上面的公式可知，Doff正比于Vin,它反映了输入电压波形。利用这个,ICE2PCS01 的f2 AverseCantra/jn CCMWntiOK OlHCl由于PFC的固有属性,PFC动态坏路总 是用低带宽进行补恪目的足不对频率为 2XfL波纹响应©这里fL抬的赴交流电源NonttnMroar 线的频率。所以当负载突变时，调耦电賂 不能作出快速响应.从丽引起输出电压起 落过大.为了解决这个PFC应用中的问 題，在芯片中采用了增强动态响应，-R 输出电压超出正常值的5汛IC将跳过慨 补偿运算放大器宣接作用

6、干内部非统性 增益块而形响占空匕 输出电压能樹L 一 个短时间内回复到正常11图4所示为实 现堆强动态响应的控制模块d載荷突变的 测试波形如图5和图6所示*ramp profile额定输出电压是400V直流。在图5中* 可炳的 酣出电压达到42W,开关立 刻播止.輸出电压的过冲被限制在鞭定电压的旅以下“曹出过冲艇保护龊用 同样的控制眾腋在图6中，可以看出,当Vsense下庫到4.75V（也St赴比额定 电压低附IC站輔嵐门骑啲占空 比立狮加°电压降被控制在40V以内"3. 软启动图6该IC具有高效的软启动功能，如图7所示，该功能可以控制启动电流，使其输入电流幅度连续而渐进地

7、上升到较高的值，直至输出电压达到额定电压的80%，然后进入正常的控制模式。这一启动过程中的电流波形如图8所示。相对于一般的的软启动系统，该系压二极管，因为相对硅二极管来说，碳化硅二极管的峰值电流能力更小。图7统仅控占空比，输入电流保持正弦，不激活峰值电流限幅。因此升压二极管不会受到因高 占空比而形成的大电流的冲击。这个高的浪涌电流将会危及升压二极管，特别对碳化硅升图8（1）开环保护（OLP）/输入欠压保护开环意味着反馈环被断开，没有反馈信号进入IC。在这种情况下，如果没有保护措施，部的控制电压将会被调节到最大值，IC将提高占空比以传送最大功率。在这种故障情况下，输出电压仅仅取决于输出电流。在负

8、载较小的情况下，将会产生很高的电压过冲，这将危 及到后面的用电设备。该IC 具有开环保护以对输出电压进行监控，如图9所示。一旦VSENSE电压低于0.8V，也就是 VOUT低于额定电压 16%的时候，就意味着进入了开环状 态（VSENSE管脚没有连接）或者输入电压小于额定值。在这种情况下，芯片中绝大多数模块 将停止工作。该保护功能是通过阈值电压为0.8V的比较器C3实现的。图10是在高交流电源输入电压和小负载情况下的测试波形。如图所示，一旦出现开环故障，MOSFET门开关立即停止工作，输出电压没有过冲。如图所示，一旦出现开环故障，MOSFET门开关立即停止工作，输出电压没有过冲。该保护也可用于

9、在某些情况下关闭PFC，例如待机模式等。ProtectionLogicC3VsENSE08Vopen-loop protect2）输出过压保护（OVP）增强动态响应模块也具有输岀过压保护功能。一旦VOUT超过额定电压 5%,输岀过压保护OVP功能就被激活，如图 5所示。通过判断 VSENSE管脚的电压是否大于参考电压5.25V就可以实现这一功能。VSENSE电压高于5.25V时，IC会跳过正常的电压环控制而直接控制占空比使其立刻下降到0。这将导致输入功率下降，从而使得输岀电压VOUT下降。1000W外围设计1. 电路HD1RectifierEMI Fi ter忑25T1!25肚stVIN=85V.,.265VACVOin=400VDCAuxiliary1 Supply|R4=C A C3plgure 2 Typical pplkatlan circuit of 1CE2PCS011. 电流检测电阻 1000W,ll_pk=11ARsense v 0.68V/ll_pk=0.06欧姆我们选择0.05欧姆。2. 为限流 R3=220欧姆。3. C1 计算(F0=135KHZ,Rfreq=33K )1msC1> 2 n * F0 nf+0.5nf=1.7nF我们选用1800pf4. R4=33K,C2=1uf,C3=0.1uf;5.工作频率选用 135K