安森美PFC控制器NCP1680學(xué)習(xí)筆記

注：本文轉(zhuǎn)載自開關(guān)電源仿真與實用設(shè)計

安森美 CRM/DCM 無橋PFC控制器 NCP1680是性能非常高的控制器，在不同的負載情況下都能達到較好的PF和ITHD電流控制效果。

下面是快速的提取出它的核心功能：

DCM多谷底控制+周期平均值電流補償

COT PFC控制

頻率折返控制

RMS電網(wǎng)電壓前饋

續(xù)流管同步整流控制

使用新穎的VIN*TON的電荷積分過流保護策略

///還有很多功能不在今天的討論范圍之內(nèi)哈

首先來看DCM多谷底工作，它是實現(xiàn)頻率折返工作的核心。在PFC的輕負載情況時，降低開關(guān)頻率讓PFC進入DCM區(qū)域工作。同時通過輔助繞組來捕獲多谷底模式工作?？梢娤聢D，是來自于參考文檔1中的關(guān)于DCM區(qū)域工作的波形示意圖：

PFC控制的核心思想是保證每個開關(guān)周期的電感電流平均值按正弦規(guī)律變化，當(dāng)引入DCM區(qū)域工作時，需要適當(dāng)?shù)母鶕?jù)DCM區(qū)域的時間來補償ON TIME的峰值電流，實現(xiàn)DCM區(qū)域工作的電流周期平均值補償，其方法為根據(jù)輔助繞組測量到電感電流ZCD為起點到新開關(guān)周期驅(qū)動上升沿的DCM電流空擋區(qū)域DT時間，然后根據(jù)DT在周期TSW的比例系數(shù)，乘到TON時間上，實現(xiàn)DCM周期電流平均值補償。

實現(xiàn)為TON = (TON /Lpf(1-DT))，等式右側(cè)為環(huán)路計算出的TON，乘以DT的系數(shù)后，得到最終的TON與PWM RAMP比較得到PWM輸出。

DCM區(qū)域波形：

CRM區(qū)域，僅僅只需補償一點點電感負向電流，所以環(huán)路計算TON和最終TON基本一致。

PFC的核心控制方法使用固定導(dǎo)通時間控制，無需電流內(nèi)環(huán)，直接根據(jù)電壓環(huán)的輸出決定TON時間，在電流ZCD后，重新開啟。同時為了補償高低壓功率平衡，使用了電網(wǎng)電壓RMS前饋。

頻率折返控制要搭配DCM區(qū)域一起工作，理想的CRM PFC是電流ZCD后，立刻開啟新的PWM。但是為了考慮降低開關(guān)頻率，人為的增加DT時間，創(chuàng)造DCM區(qū)域工作。DT時間與電壓環(huán)的輸出成反比例關(guān)系，實現(xiàn)邏輯為：當(dāng)輸出功率越大，DT時間越小。以此方法實現(xiàn)輕負載降頻工作和所需的頻率曲線設(shè)計。

現(xiàn)設(shè)在50%負載以下引入DCM區(qū)域，主要考慮輕負載降頻，在重載后全部以CRM工作，提升效率。

50%負載，少數(shù)部分DCM工作：

75%負載，已經(jīng)進入設(shè)計的全部CRM區(qū)域：

100%負載，全程CRM：

多谷底追蹤，考慮根據(jù)環(huán)路所計算出的DT來安排，實現(xiàn)思想是當(dāng)DT時間數(shù)到后，開始看谷底信息，如果有谷底就直接開，沒谷底就等谷底?？傊贒CM區(qū)域，就是要等到谷底再開。

續(xù)流開關(guān)的同步整流控制方法：根據(jù)地線上的電流實時的監(jiān)測TOFF的電感放電電流，使用比較器直接比較負電流即可實現(xiàn)。

過流保護實現(xiàn)方法：其實NCP1680并沒有直接監(jiān)測到SW的ON電流，只有TOFF的電感放電電流。它的過流保護主要是考慮TOFF的放電電流峰值來做，當(dāng)看到OFF階段的電路峰值很高時，就會減少ON的時間。但是這個方法不夠直接的實現(xiàn)過流保護。除了這個方法，我推測還可能引入了VIN*TON的伏秒積來做過流保護，因為控制器是知道輸入電壓和實際TON情況的，這樣實現(xiàn)過流保護其實更容易。只是規(guī)格書里面沒有細說這一塊。這里還需要仔細研究學(xué)習(xí)。

邏輯：

運行：

小結(jié)：學(xué)習(xí)了NCP1680的幾個主要功能的，分析了過流保護的可能實現(xiàn)方法。

參考文獻：

1、NCP1680 DS 安森美官網(wǎng)，歡迎點擊閱讀原文深入了解NCP1680。