作者：山東臨沂電子研究所 毛興武 摘要：介紹了pfc控制器fan4810的主要特性，同時(shí)給出了基于fan4810的500w高性能pfc預(yù)調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)程序與方法。 關(guān)鍵詞：fan4810；pfc變換器；電路設(shè)計(jì)引言 將基于功率因數(shù)控制器的有源功率因數(shù)校正（pfc）預(yù)調(diào)節(jié)器應(yīng)用于分布式電源系統(tǒng)的前端時(shí)，能使非線性負(fù)載呈現(xiàn)純電阻性，迫使橋式整流器的輸入電流正比于輸入電壓，并且與線路電壓保持同相位，因而線路功率因數(shù)幾乎達(dá)到1。有源pfc預(yù)調(diào)節(jié)器的dc輸出電壓必須高于ac線路電壓的峰值。對(duì)于270v的ac最高輸入線路電壓，pfc升壓變換器的dc輸出穩(wěn)定電壓通常是385v或400v�；诿绹�(guó)飛兆半導(dǎo)體公司功率因數(shù)控制器fan4810的pfc升壓變換器，有著寬輸入電壓范圍和寬輸出功率電平，符合iec100032規(guī)范和ul1950標(biāo)準(zhǔn)，具有超快速pfc響應(yīng)。本文簡(jiǎn)要介紹了pfc控制器fan4810的主要特點(diǎn)，給出了完整的應(yīng)用電路，重點(diǎn)介紹了利用fan4810控制器的500wpfc預(yù)變換器設(shè)計(jì)。圖11 fan4810的基本結(jié)構(gòu)及主要特點(diǎn) fan4810采用16引腳dip和16引腳soic封裝，芯片電路組成框圖如圖1所示。fan4810是一種平均電流、連續(xù)升壓前沿pfc控制器，其主要特點(diǎn)如下：1）含有trifaultdetecttm功能，符合ul1950安全標(biāo)準(zhǔn)。萬一反饋通路失效，反饋腳vfb上電壓太高、太低或開路，三故障（trifault）檢測(cè)電路將終止pfc驅(qū)動(dòng)；圖22）壓擺率增強(qiáng)的跨導(dǎo)電流誤差放大器（iea），提供超快速pfc響應(yīng)；3）內(nèi)置增益調(diào)制器，并且有3個(gè)輸入，即ac線路電流參考輸入iac、ac線路電壓檢測(cè)輸入vrms和pfc輸出電壓反饋誤差放大器（vea）輸出veao，這種3輸入增益調(diào)制器，對(duì)pfc起核心控制作用；4）帶有輸出過電壓保護(hù)（ovp）、輸入電壓過低（brownout）保護(hù)、vcc欠壓鎖定（uvlo）、峰值電流限制和軟啟動(dòng)功能；5）帶開/關(guān)pwm時(shí)鐘輸入（腳clksd）和同步時(shí)鐘輸出（腳clkout）；6）vcc啟動(dòng)門限為13v，關(guān)閉門限是10.8v，啟動(dòng)電流約200μa，在vcc=15v下的工作電流約5.5ma；7）柵極驅(qū)動(dòng)電流容量達(dá)±1a。2 應(yīng)用電路與設(shè)計(jì)2.1 應(yīng)用電路及操作 圖2示出了由fan4810組成的一個(gè)500w有源pfc升壓變換器電路。 在接通ac線路電源后，當(dāng)電容c15通過r13和r14被充電到13v時(shí)，fan4810啟動(dòng)。啟動(dòng)時(shí)，在pfc開關(guān)q1導(dǎo)通之前，為保證pfc操作，通過二極管d2的電流迅速對(duì)c5充電到ac線路電壓峰值。當(dāng)q1關(guān)斷時(shí)，c5上電壓經(jīng)l1升壓至400v。升壓電感器l1的輔助繞組及d3，d4，c12，c16和r10，c15組成的全波整流濾波電路，為fan4810腳vcc提供15v的dc工作電壓。q4，r16和c20等組成軟啟動(dòng)電路，fan4810誤差放大器輸出veao被迫跟隨q4對(duì)c20充電。當(dāng)c20被充電至vref（7.5v）時(shí)，q4截止。2.2 設(shè)計(jì)程序與方法2.2.1 pfc升壓變換器基本參數(shù)圖2所示的pfc升壓變換器電路主要參數(shù)為：輸出功率po=500w；最低ac線路電壓vmin=80v；最高ac線路電壓vmax=264v；dc輸出電壓vo=400v（正常值），最小值vo(min)=300v；變換效率η=0.93；開關(guān)頻率fs=100khz；總電流諧波失真thd=5％。2.2.2 主要電路和元件參數(shù)選取 根據(jù)pfc變換器的技術(shù)條件和fan4810的電氣特性，可以確定主要元件的選取。2.2.2.1 升壓電感器l1電感值的確定pfc變換器在連續(xù)導(dǎo)通模式（ccm）下工作，最大峰值ac線路電流iin（pk）為高頻電流峰—峰值δi可按iin(pk)的20％來處理，即δi=9.5a×20％=1.9a。通過l1的最大電流為il(max)=iin(pk)＋δi/2=9.5a＋1.9a/2=10.45a開關(guān)占空因數(shù)d為 l1的電感值可由式（1）確定。 將相關(guān)數(shù)據(jù)代入式（1）得到l=426μh，可選擇420μh（電流容量為10a）。2.2.2.2 輸出電容c5的選擇 支持（holdup）時(shí)間thld是確定c5容值的主要依據(jù)。thld是在ac電源中斷之后，變換器輸出仍然在規(guī)定范圍的保持時(shí)間。其間，c5中儲(chǔ)存的能量j=pothld，同時(shí)還可表示為j=〔cvo2－c〕，由此可得 可選取thld=20ms，同時(shí)將po=500w，vo=400v和vo(min)=300v代入式（2），得c=285.7μf，可選擇330μf/450v的高壓鋁電解電容器。2.2.2.3 振蕩器定時(shí)元件r6和c18的選擇 fan4810腳7外部電阻r6和電容c18共同設(shè)置振蕩器頻率fs。 由于fs=100khz，若選擇c18=470pf，r6的阻值為41.75kω，可選取41.2kω。2.2.2.4 增益調(diào)制器輸入電路元件的選擇 增益調(diào)制器在腳2（iac）上的輸入電流由電阻r1(r1a＋r1b)來編程。r1可利用式（4）確定。 式中：gmax=2，是增益調(diào)制器最大增益； rmo=3.6kω，是增益調(diào)制器輸出電阻； vgmo(max)=0.75v，是增益乘法器最大輸出電壓。 又vmin=80v，據(jù)此可得r1=1.06mω，可采用兩只453kω的電阻串聯(lián)而成，功耗均為（1/8）w。 r2(r2a＋r2b)和r3與r4組成電阻分壓器，同時(shí)r2，r3，r4和c3，c2組成兩級(jí)低通