高性能PFC与PWM组合控制器TDA16888及其应用
山东省临沂市电子工业局毛兴武 广发核心精选股票
山东省临沂市银河电子研究应用中心周建军
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摘要:TDA16888是为新一代带通用线路输入和功率因数校正(PFC)的离线开关型电源(SMPS)而设计的。本文介绍了TDA16888
的功能及其应用。
关键词:PFCTDA16888
一、引言
开关电源(SMPS)、荧光灯交流电子镇流器和变频调速器这类电力电子装置,采用传统的桥式整流、电容滤波电路会
使AC输入电流产生严重的波形畸变。早在80年代初,人们已对这类装置产生的高次谐波电流所造成的危害引起了关注。1982
年,国际电工委员会制订了IEC55-2限制高次谐波的规范(后来的修订规范是IEC1000-3-2),促使众多的电力电子技术工
作者开始了对谐波滤波和功率因数校正(PFC)技术的研究。
微电子技术日新月异地飞速发展,有源功率因数控制器IC应运而生。自80年代中期开始,西门子等公司推出了
TDA4814TDA4煤炭板块股票815TDA4816TDA4817TDA4818TDA4819TDA4862等系列PFC控制器单片IC,其中
TDA4814TDA4816TDA4817TDA4862适合于在电子镇流器升压式PFC预调整器中用作控制器,而TDA4815TDA4818TDA4819则
适用于SMPS的谐波滤波及功率因数校正。进入90年代后,有源PFC控制器单片IC迅速发展,品种规格已达近百个,有源PFC
升压变换器的输出功率可达4.5kW。为降低SMPS的成本,使其线路进一步简化,90年代中期,PFC与PWM二合一单片IC开始
崭露头角。其代表性产品有线性技术(LT)公司的LT1508LT1509和微线性(ML)公司的
ML4819ML4821ML 双黄连股票4824ML4826ML4801ML4803等。其中,ML4803采用8脚封装,是1999年1月公布的新产品。本文
介绍的高性能PFC与PWM控制器TDA16888,是西门子公司新推出的高集成度单片IC,为PCs、CTVs、监视器和工业用新一代SMPS,
并利用失效模式结果分析(英文缩写为FMEA)规则而设计。
二、封装形式、内部结构及主要特点
1.封装形式、内部结构及引脚功能
TDA16888采用P-DIP-20-5和P-DSO-20-1封装,顶视图及引脚排列如图1a、b所示。
图1a P-DIP-20-5封装顶视图
TDA16888由PFC和PWM控制器两部分组成。PFC控制器主要包含有电压误差放大器(OP1)、乘法器、电流放大器(OP2)、比
较器(C1~C3)、运算跨导放大器(OTA1~OTA3)、触发器(FF1)和PFC输出驱动器等电路。PWM部分主要包括振荡器(与PFC
共用)、比较器(C4~C10)、触发器(FF2)和PWM图腾柱(即推拉式)栅极驱动器等单元电路。此外,TDA1宁波热电股票 6888还内置7.5V
的精密带隙基准、欠电压锁定(UVLO)和电源控制电路。图2为TDA16888内部结构方框图。 TDA16888的引脚功能见表1。
2.主要特点
88内的PFC控制器可以组成升压式预调整器,也可以组成回扫式拓扑,在连续或断续方式下工作,采用平均电流和电
压传感双环控制及前沿触发宽度调制,最大占空比为94%。改进的电流型控制PWM电路可用作设计正向或回扫式变换器。为防
止变压器饱和、后沿触|000553发的PWM最大占空比限制在50%。PFC和PWM控制器在内部保持同步,在相同的频率上工作,固定频率
范围从15kHz直至200kHz。PFC与PWM均采用快速软开关图腾柱栅极驱动(IA)。TDA16888启动电源电流典型值为50μA,静态
锦龙股份股票 工作电流仅15mA,具有低待机功耗。监视和保护特征主要包括PFC直流输出过电压和欠电压监测、峰值电流限制和IC电源欠电
压闭锁等。
图1b P-DSO-20-1封装顶视图
表1TDA1688的引脚功能
脚号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
符号
PFCAC
VREF
PFCCC
PFCCS
GNDS
PFCCL
GND
FPCOUT
Vcc
PWMOUT
PWMCS
SYNC
PWMSS
PWMIN
PWMRMP
ROSC
PFCFB
PFCVC 润物控股有限公司
PFCVS
AUXVS
功能
AC线路电压传感器输入
75V的基准
PFC电流环路补偿
PFC电流传感
电流传感输入地
FPC电流限制传感输入
地
PFC驱动器输出
电源电压
PWM驱动器输出
PWM电流传感
振荡器同步化输入
PWM软启动
PWM输出电压传感输入
PWM斜坡电压
振荡器频率建|www jrj com cn立
PFC电压环路反馈
PFC电压环路补偿
PFC输出电压传感输入
辅助电源电压传感
TDA16888可用作设计适用于世界各国AC供电线路、输入电压从90V到270V的高品质离线SMPS,满足IEC1000-3-2关于AC
输入电流的谐波限量 要求,实现高于0.99的线路功率因数,并具有低成本、低损耗和高可靠等优点。此外,IC的PFC还可用
作辅助电源。
三、工作原理概述
1.电源
TDA16888的脚9(Vcc)内部并联一支17.5V的齐纳二极管Z3(见图2),只要该脚上的电压达17.5V以上,IC则被保护。在
IC的任意脚都有专门的静电放电(ESD)电路,用作ESD保护。只要Vcc脚上电压超过14V的门限,IC则从待机状态进入操作
模式。当电源电压降至11V的门限以下时,IC则从操作模式进入待机状态。 通过TDA16888的电源控制和脚13(PWMSS)的软
启动特性,在电源电压进入稳态后,PWM控制器通过内部的偏置控制被赋能运行。
图2TDA16888内部结构方框图
2.保护电路 600584股吧
TDA16888的比较器C6通过脚19(PFCVS)传感过电压后,立即关闭PFC和PWM的栅极驱动,履行过电压保护功能。运算跨导放
大器OTA2除了用作改进PFC预调整器的负载调整之外,也通过对脚19上的信号检测,实现对乘法器输出QM的适度控制和快速
过电压保护。 万一PFC输出出现欠电压,比较器C4通过脚19检测。为提升PFC输出电压,减小负载电流,PWM控制器将关断
其栅极驱动器输出。欠电压关闭必须在IC欠电压自锁之前发生,也就是说,关闭PWM输出时,脚9(Vcc)上的电压恰好在11V
的欠电压自锁门限以上。如果在脚19上的电压由于某种原因降至1V以下,比较器C2则被触发,IC脚8上的PFC输出立即关
闭。 TDA16888的比较器C3和C9分别通过脚6(PFCCL)和脚11(PWMCS)传感器和检测PFC和PWM变换器的电流。只要脚6
和脚11上的电压达到峰值电流限制门限,则会立即关断脚8(PFCOUT)或脚10(PWMOUT)栅极驱动输出。 此外,TDA16888的
每个引脚都具有抗ESD保护功能。
3.振荡器同步化
TDA16888振荡器频率由一只连300194福安药业接于脚16(RSOC)与地之间的外接电阻设定。为保证有一个低电流消耗和对电磁干扰(EMI)
有一个高阻抗,相应的电容被集成。PFC和PWM时钟信号与PFC电压斜坡一样,通过内部的振荡器同步化。为确保时钟频率的
精确度,时钟信号由三角波而不是锯齿波信号派生而来,并且提供一个占空比为50%的时钟参考信号。在馈送到PFC和PWM之
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