基于IC控制器FAN4810的500WPFC电源的设计

　　0 引言

　　将基于功率因数控制器的有源功率因数校正(PFC)预调节器应用于分布式电源系统的前端时，能使非线性负载呈现纯电阻性，迫使桥式整流器的输入电流正比于输入电压，并且与线路电压保持同相位，因而线路功率因数几乎达到1。有源PFC预调节器的DC输出电压必须高于AC线路电压的峰值。对于270V的AC最高输入线路电压，PFC升压变换器的DC输出稳定电压通常是385V或400V。基于美国飞兆半导体公司功率因数控制器FAN4810的PFC升压变换器，有着宽输入电压范围和宽输出功率电平，符合IEC1000-3-2规范和UL1950标准，具有超快速PFC响应。本文简要介绍了PFC控制器FAN4810的主要特点，给出了完整的应用电路，重点介绍了利用FAN4810控制器的500WPFC预变换器设计。

　　1 FAN4810的基本结构及主要特点

　　FAN4810采用16引脚DIP和16引脚SOIC封装，芯片电路组成框图如图1所示。

图1 FAN4810芯片电路组成框图

　　FAN4810是一种平均电流、连续升压前沿PFC控制器，其主要特点如下：

　　1)含有Tri-faultDetectTM功能，符合UL1950安全标准。万一反馈通路失效，反馈脚VFB上电压太高、太低或开路，三故障(Tri-fault)检测电路将终止PFC驱动;

　　2)压摆率增强的跨导电流误差放大器(IEA)，提供超快速PFC响应;

　　3)内置增益调制器，并且有3个输入，即AC线路电流参考输入IAC、AC线路电压检测输入VRMS和PFC输出电压反馈误差放大器(VEA)输出VEAO，这种3输入增益调制器，对PFC起核心控制作用;

　　4)带有输出过电压保护(OVP)、输入电压过低(brown-out)保护、VCC欠压锁定(UVLO)、峰值电流限制和软启动功能;

　　5)带开/关PWM时钟输入(脚CLKSD)和同步时钟输出(脚CLKOUT);

　　6)VCC启动门限为13V，关闭门限是10.8V，启动电流约200μA，在VCC=15V下的工作电流约5.5mA;

　　7)栅极驱动电流容量达±1A。

　　2 应用电路与设计

　　2.1 应用电路及操作

　　图2示出了由FAN4810组成的一个500W有源PFC升压变换器电路。

图2 基于FAN4810的500WPFC预变换器电路

　　在接通AC线路电源后，当电容C15通过R13和R14被充电到13V时，FAN4810启动。启动时，在PFC开关Q1导通之前，为保证PFC操作，通过二极管D2的电流迅速对C5充电到AC线路电压峰值。当Q1关断时，C5上电压经L1升压至400V。升压电感器L1的辅助绕组及D3，D4，C12，C16和R10，C15组成的全波整流滤波电路，为FAN4810脚VCC提供15V的DC工作电压。Q4，R16和C20等组成软启动电路，FAN4810误差放大器输出VEAO被迫跟随Q4对C20充电。当C20被充电至VREF(7.5V)时，Q4截止。