制作PFC充電器課件

1、目錄問題的提出；L6562的工作原理及特點(diǎn)；384X與6562的對比；線路說明；測試結(jié)果波形；FOT工作模式；缺陷與不足；目錄問題的提出；問題的提出目前charger線路存在的問題：為降低成本，去掉了整流橋后的大電解電容，使得模組相對于source為感性負(fù)載。當(dāng)以發(fā)電機(jī)為source時，模組與發(fā)電機(jī)會產(chǎn)生振蕩，影響了發(fā)電機(jī)的輸出電壓，造成輸入端MOV的損壞fig.1 charger空載 fig.2 charger load=40WCH1：發(fā)電機(jī)輸出電壓、模組輸入電壓波形問題的提出目前charger線路存在的問題：fig.1 ch問題的提出使用PFC IC為控制IC以提高模組的PF值，使模組相對

2、于source為阻性負(fù)載，避免與發(fā)電機(jī)產(chǎn)生振蕩，結(jié)果如下：fig.3 charger空載 fig.4 charger load=40WCH1：使用IC L6562后的發(fā)電機(jī)輸出電壓、模組輸入電壓波形其他帶載情況參考：問題的提出使用PFC IC為控制IC以提高模組的PF值，使模L6562的工作原理及特點(diǎn)Fig.5 Block diagram of L6562 L6562工作于峰值電流模式，其工作原理為：將輸出電壓反饋結(jié)果與檢測到的輸入電壓相乘，以此確定電感電流峰值。由此得到的輸入電流是以100Hz正弦為包絡(luò)的高頻的、三角形電流，經(jīng)濾波后輸入電流為與輸入電壓同相位的正弦波形電流，理論上此時PF值=

3、1。Boost中電感電流波形如fig.6所示。Fig.6 inductor current waveform and MOSFET timing in Boost topologyL6562的工作原理及特點(diǎn)Fig.5 Block diagrL6562的工作原理及特點(diǎn)Fig.8 primary and secondary current waveformsFig.7 block diagram of 710-Z2727 為降低成本將L6562應(yīng)用于flyback topology實(shí)現(xiàn)單級PFC，原理框圖如上圖所示，其工作原理與boost 類似，將副邊輸出電壓反饋結(jié)果與檢測到的原邊輸入電壓相乘，以

4、此確定原邊電流峰值。由此得到的原邊輸入電流是以100Hz正弦為包絡(luò)的高頻的、三角形電流，經(jīng)濾波后輸入電流為與輸入電壓同相位的正弦波形電流。原、副邊電流如fig.8所示。由圖可知以下兩點(diǎn)： a. 變壓器工作模式為DCM； b. 原邊電流是斷續(xù)的，即一個開關(guān)周期內(nèi)只有在Ton時間內(nèi)有電流，因此flyback拓?fù)渲欣碚撋暇筒荒軐?shí)現(xiàn)PF=1。L6562的工作原理及特點(diǎn)Fig.8 primary and384X與6562的對比38456562384X與6562的對比38456562384X與6562的對比ItemL6562384XPFC功能由multiplier實(shí)現(xiàn)無Compensation 內(nèi)部結(jié)構(gòu)無

5、內(nèi)部電流源內(nèi)部有1mA電流源參考電源無有Vref=5Voutput鉗位于12V左右與Vcc相同內(nèi)部振蕩器無，由ZCD功能開通原邊MOS有，用于開通原邊MOSOVP有無DisableZCD置低comp置低V current sense1.7V1VFilter on current sense有，Leading edge blanking無Vcc-on12V8.4VVcc-off9.5V7.6VIstart-up=70uA1mAIcc3.5mA12mA384X與6562的對比ItemL6562384XPFC功能384X與6562的對比針對于L6562的特點(diǎn)，設(shè)計時應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：L6562的com

6、p腳上沒有電流源，這點(diǎn)不同于384X系列IC，因此輸出電壓反饋不能將光耦直接連到comp腳。參考L6562的應(yīng)用文檔，反饋電路如圖fig.5所示；L6562的輸出鉗位于12V左右，因此Vcc電壓最好也設(shè)置在12V左右，Vcc過高IC的損耗將增大。最好由線性穩(wěn)壓電路實(shí)現(xiàn)Vcc，同時也可解決IC無內(nèi)部參考電源的缺點(diǎn)；ZCD（zero current detector），其功能為檢測原邊電感電流，當(dāng)原邊電感電流降低到最小時，開通原邊的MOS。該功能可讓模組工作于TM（Transition Mode），優(yōu)點(diǎn)是：降低了MOS的開通損耗；省掉了輸出diode的snubber吸收回路。缺點(diǎn)是：原副邊的工作電

7、流增大，元件的通態(tài)、關(guān)斷損耗都增大；且由于工作頻率時刻在變化，變壓器設(shè)計時的裕量增大，變壓器磁芯利用率降低。由于輸入電壓波谷附近輸入能量幾乎為零，因此輸出電壓紋波會較原來使用3845的大，相應(yīng)的輸出電容容值應(yīng)適當(dāng)增大；PF值與輸出動態(tài)相應(yīng)兩者互為矛盾，為實(shí)現(xiàn)較高的PF值，理論上要求控制回路帶寬較小，動態(tài)相應(yīng)差一點(diǎn)，因此這兩項(xiàng)需要折中處理；由于6562動態(tài)相應(yīng)差，輸出電壓容易過沖，設(shè)計時可利用IC內(nèi)部OVP功能減小輸出電壓過沖；限功率線路設(shè)計；6562 IC抗沖擊能力較差，焊接時烙鐵要合理接地、不帶電焊接；使用普通探棒測試波形時，注意測試點(diǎn)是否合理；384X與6562的對比針對于L6562的特點(diǎn)

8、，設(shè)計時應(yīng)注意線路說明線路說明Feedback circuitFeedback circuitTransformer designFig.2 primary and secondary current waveforms由左邊的公式可得，Ton大小是固定的，Toff大小隨負(fù)載、輸入電壓的變化而變化。由公式可得，在輸入電壓波峰處，原、副邊峰值電流最大，開關(guān)頻率最小，設(shè)計變壓器時應(yīng)有足夠的裕量保證變壓器在此處不飽和。Transformer designFig.2 primarTransformer design變壓器設(shè)計過程： 確定電感、匝比；按波峰處條件計算匝數(shù)；并驗(yàn)證是否飽和，是否繞的下。否則

9、回到A。由計算公式可知 ：匝比n越大，原邊電流有效值越小，但副邊電流有效值越大；n值越大，理論上的PF值越高；n值越大，副邊的反射電壓越大，MOS開通時的Vds越小，開通損耗越??；n值越大，模組工作頻率越高，需考慮開關(guān)元件的損耗，另外n也受原邊MOS的最大耐壓限制，需要折中；開關(guān)頻率越高，模組PF值越高，變壓器尺寸越小；原邊勵磁電感L盡量??；L越小，工作頻率f越大。變壓器設(shè)計過程中應(yīng)該注意的地方：線徑選擇盡量小。模組工作頻率是時刻在變的，在選擇線徑時要注意趨膚效應(yīng)的影響；在變壓器設(shè)計時，Bmax不可取太大，防止變壓器在波峰發(fā)生飽和現(xiàn)象。盡量減小漏感。減小線圈的層數(shù)，增加原、副邊之間的耦合。由于

10、L6562的內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同，其driver輸出被鉗位于12V左右，那么Vcc超出12V的部分將被IC內(nèi)部輸出的圖騰柱上管損耗掉。因此設(shè)計時Vcc不宜過高，否則IC的損耗將增大。變壓器計算公式參考：Transformer design變壓器設(shè)計過程： OVPOVP條件：當(dāng)流入pin comp的電流等于40uA時，IC內(nèi)部OVP開始作用，關(guān)斷輸出驅(qū)動信號。OVPOVP條件：當(dāng)流入pin comp的電流等于40uA時限功率線路限功率方法：增大CS電壓或減小MULT電壓，以減小輸出功率。 限功率線路限功率方法：增大CS電壓或減小MULT電壓，以減小測試結(jié)果Input voltage & input cu

11、rrent Vin=120Vac, full load測試結(jié)果Input voltage & input curr測試結(jié)果MOSs Vds & voltage of Rsense Vin=120Vac, full load測試結(jié)果MOSs Vds & voltage of Rse測試結(jié)果Reverse voltage of output diode & voltage of Rsense Vin=120Vac, full load測試結(jié)果Reverse voltage of output 測試結(jié)果Vin（Vac）EfficiencyPF full loadTested by chroma384

12、3656265628089.46%87.20%0.9958589.94%86.81%0.9989090.25%86.64%0.9959588.38%86.92%0.99110088.75%86.96%0.99110588.78%87.66%0.99211089.59%87.96%0.99211589.56%88.29%0.98812089.66%88.45%0.99012589.83%89.02%0.98913090.00%88.89%0.99213590.15%88.91%0.99214090.23%89.09%0.99614590.35%89.23%0.988測試結(jié)果VinEfficien

13、cyPF full load測試結(jié)果Fig.1 Conduction of Line N full load, using L6562Fig.3 Conduction of Line N light load, using L6562Fig.2 Conduction of Line N full load, using IC 3843測試結(jié)果Fig.1 Conduction of Line NFOT工作模式FOT的特點(diǎn)：FOT的工作模式與TM剛好相反。TM中Ton=constant，工作于DCM，而FOT中Toff=constant，工作于DCM & CCM（輸入電壓波谷附近DCM，波峰附近CCM）；開關(guān)頻率與匝比n 、Toff、輸入電壓有關(guān)，n、Toff越小或電壓越高，對應(yīng)的開關(guān)頻率越大；開關(guān)頻率與電感大小無關(guān)，但電感大一點(diǎn)，原、副邊的電流就小一點(diǎn)；開關(guān)頻率越小，原、副邊的電流越大；副邊diode的反向尖峰變大，需增加RC snubber吸收回路；由于TM相當(dāng)于DCM，原副邊的峰值電流較大，且頻率變化范圍較大。6562的另一工作模式為：FOT，需在線路圖中做如右圖所示的修改：FOT工作模式FOT的特點(diǎn)：由于TM相當(dāng)于DCM，原副邊的峰缺陷與不足限功率線路不夠理想，在整個輸入電壓范圍內(nèi)最大輸出功率變化較大