基于ST L4985A 的低 THD 350W CCM PFC 前置穩(wěn)壓器方案
介紹
本文引用地址:http://2s4d.com/article/202306/448121.htm本應用筆記介紹了基于新型 L4985 連續(xù)導通模式的演示板 EVL4985-350W (CCM) 功率因數控制器 (PFC),并介紹了其臺架評估的主要結果。該板實現(xiàn)了350W,寬范圍輸入 PFC 預調節(jié)器,適用于從 150 W 到數 kW 的所有 SMPS,必須符合 IEC61000-3-2 和JEITA-MITI 標準。由于 L4985 上嵌入了專利控制,該設計的主要特點是輸入電流失真極低(THD)在所有工作條件下,并且外部元件數量非常有限,如高壓啟動電路和X-cap 放電電路嵌入在 L4985 中。
評估板的主要特點如下:
功率因數轉換器 (PFC) 的功率級是傳統(tǒng)的升壓轉換器,連接到橋式整流器D3。它由升壓電感L1、功率開關MOSFET Q2(未安裝Q1)、輸出二極管D1和由并聯(lián)電解電容C3和C4形成的輸出電容。為了滿足 EMC 標準,該板配備了一個輸入 EMI 濾波器,以降低來自升壓階段。 L3 過濾共模輻射,而 L2、C6、C7 降低差模輻射。連接在線路和中性線之間的 300 V 壓敏電阻 RV1 保護電路免受高輸入電壓的影響瞬變,而保險絲 F1 在短路的情況下斷開電源。
NTC 電阻器 R1 與輸出二極管串聯(lián),可限制轉換器插入時的浪涌電流。這旁路二極管 D2 對輸出電容器進行預充電,以限制涌入升壓電感器/輸出的電流二極管。L4985 嵌入了高壓啟動電路,可將 VCC 引腳 (#1) 充電至 VCC_ON 閾值,源出恒定電流 IHV_ON(7mA 典型值)。800 V 高壓啟動塊包括電路將 EMI 濾波器的 X 電容器放電至安全水平。這使設備能夠滿足安全規(guī)定,例如IEC 61010-1 和 IEC 62368-1 不使用與 X 電容器并聯(lián)的傳統(tǒng)放電電阻器。
電阻器 R25、R26、R27 和 R20//R21 專用于檢測輸出電壓并提供誤差放大器(FB,引腳 #5)的反相輸入 保持輸出電壓所需的反饋信息受監(jiān)管。組件 C16、R24 和 C18 連接在 COMP 引腳 (#6) 和地之間,形成錯誤放大器補償網絡以保持所需的環(huán)路穩(wěn)定性。電感器峰值電流由與接地回路串聯(lián)的電阻器 R2//R3//R4 感測,并且派生信號通過電阻 R16 饋入 L4985 的電流檢測引腳(CS,#4),用于優(yōu)化 THD在 CCM 操作中的性能。
一個小的濾波電容 C11 連接在 CS 引腳和地之間。J1 連接器(EBM 輸入)上有一個遠程開/關控制輸入。在 EBM 輸入端強制為 3.3V/5V,F(xiàn)B引腳 (#5) 低于 VFB_FF/EBM 閾值 (0.5 V 典型值),L4985 立即停止開關活動并降低其功耗。一旦 FB 引腳被釋放(EBM 輸入接地或提升浮動)。還提供了一個禁用功能,在 J1 連接器的 ON/OFF 輸入端強制為 3.3V/5V。一旦 COMP 引腳被釋放(開/關輸入接地或提升浮空),設備通過軟啟動重新啟動操作。
PF VS Pout for 100V, 115V & 230V
THD VS Pout for 100V, 115V & 230V
PFC choke spec.
?場景應用圖
?產品實體圖
?展示板照片
?方案方塊圖
?核心技術優(yōu)勢
特征
? 峰值電流模式 CCM 操作
? 800 V 高壓啟動,集成輸入電壓感應
? 有源輸入濾波電容放電
? 專有的乘法器“仿真器”,具有最小的線路電流總諧波失真工作條件(CCM 和 DCM)
? 極少的外部元件
? 保護:反饋回路故障、OVP、OCP、電感飽和、欠壓、掉電(符合醫(yī)療 SMPS 標準)
? 電感電流檢測
? 禁用和低耗功能
? 浪涌電流監(jiān)控
? 軟啟動以實現(xiàn)平穩(wěn)啟動
? 1.2% (@ Tj = 25 °C) 內部參考電壓
? 65 kHz(A 版)和 130 kHz(B 版)開關頻率
? SO8 封裝
應用
? PFC 預調節(jié)器用于:
– 超過 1 kW 符合 IEC61000-3-2 和 JEIDA-MITI 標準的 SMPS
– 臺式電腦、服務器、網絡服務器、游戲機
– 大功率 LED 燈具
– 符合 IEC 60601-1-2 的工業(yè)和醫(yī)療 SMPS
描述
L4985 是用于升壓轉換器的峰值電流模式 PFC 控制器專有乘法器“仿真器”,除了創(chuàng)新的 THD 優(yōu)化器在所有操作中保證非常低的總諧波失真 (THD) 性能條件。
該器件采用引腳 SO 封裝,提供高性能/用于 CCM 操作的升壓 PFC 預調節(jié)器的低組件數解決方案符合 EN61000-3-2 和 JEIDA-MITI 標準的應用,功率范圍跨越從幾百瓦到幾千瓦。
得益于專有的關斷時間調制器,該設備以準固定方式運行在所有工作條件下的頻率。有兩個選項可供選擇,65 kHz 用于 A 和B 為 130 kHz。
800V 高壓啟動塊還包括用于放電的電路EMI 濾波器的 X 電容器達到安全水平。這使得該單元滿足安全法規(guī)(如 IEC 61010-1 或 IEC 62368-1),而不使用傳統(tǒng)的與 X 電容器并聯(lián)的放電電阻。
該設備具有低功耗和禁用功能,允許使用應符合最新節(jié)能要求的應用由美國能源部 (DoE) 能源之星 (Energy Star) 發(fā)布,歐洲行為準則、歐盟生態(tài)設計指令和其他指導方針。
除了能夠保持輸出電壓低于過壓保護在瞬態(tài)條件控制,該IC還提供了一個保護反饋回路故障或錯誤設置和升壓電感飽和。 這掉電保護功能允許根據設計醫(yī)療設備由 IEC 60601-1-2 驅動的最新法規(guī),它要求在輸出調節(jié)電源驟降的情況下持續(xù)長達
?方案規(guī)格
評估板的主要特點如下:
? 輸入電源范圍:90-265 Vac (45/65 Hz)
? 穩(wěn)壓輸出電壓 (VOUT):400 Vdc
? 額定輸出功率(POUT_MAX):350 W
? 輸入電流失真 (THD):從100%負載到20% 負載 < 10> 0.9
? 轉換器效率峰值(η):97.8%
? 開關頻率 (FSW):65 kHz
? 電源諧波:符合 EN61000-3-2 Class-D 和 JEITA-MITI Class-D
? EMI:根據 EN55022 Class-B
? PCB:單面,70 μm,F(xiàn)R-4,105 x 75 mm
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