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不同开关电源PFC电路知识你掌握多少?看看该PFC电路与其它PFC电路有何不同?

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该电路看点:①PG脚功能②HV启动原理③该PFC电路为什么不需要过零检测信号④PFC芯片VCC供电原理⑤欠压、掉电保护原理
该电路为基于 L4986A/B 的 CCM 升压 PFC 变换器。交流 220V 经 EMI 与整流桥后,由 LD、Q1、D4、C3 构成 Boost 主功率级,输出约 380V 直流母线。
L4986 通过 HV 脚启动与输入检测、VCC 脚供电、FB 脚电压反馈、CS 脚电流检测、COMP 脚环路补偿、PG 脚电源正常信号,控制 Q1 占空比,使输入电流跟随输入电压,并稳定输出电压。L4986A 开关频率 65kHz,L4986B 为 130kHz。电路如图示
bc21fa454995a6ef87dde520ad630e94.jpg 各功能单元分析如下
一、输入滤波与整流单元
交流 220V 先经 EMI 滤波器,抑制共模与差模干扰。随后由 BD整流桥进行全波整流,得到 100Hz 脉动直流电压。该电压作为 Boost 主功率级的输入。交流输入同时引出至 D2、D3,用于 HV 脚相关功能。
二、HV 脚单元:高压启动与输入电压检测
D2、D3 对交流 220V 进行全波整流,输出脉动直流电压送入芯片 HV 脚。HV 脚内部集成高压启动电路,上电初期从该脚取电,为 VCC 外接电容C2充电。同时,HV 脚检测输入电压幅值,用于输入欠压、掉电保护。输入电压过低时,芯片关闭驱动输出,避免异常工作。
三、VCC 脚单元:芯片二次供电
上电初期,PFC 尚未工作,辅助绕组无输出,VCC 由 HV 脚内部高压启动电路充电。当 VCC 达到启动阈值后,L4986 开始工作。PFC 正常运行后,功率电感 LD 的辅助绕组感应开关频率电压,经 C1 耦合、D1 整流、C2 滤波、DZ1 稳压,送入芯片 1 脚 VCC。DZ1 将 VCC 限制在芯片允许范围内。该辅助绕组只用于供电,不承担过零检测功能。
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四、Boost 主功率级单元
交流 220V 经 EMI、DB 整流桥后,输出脉动直流电压。该电压加在功率电感 LD 一端。LD 另一端接 Q1 漏极与 D4 阳极。Q1 源极经电流检测电阻 Rs 接地。D4 阴极接输出电容 C3 正端,C3 负端接地。Q1 导通时,LD 电流上升,电感储能。Q1 关断时,LD 电流经 D4 向 C3 充电,输出电压升高。C3 维持约 380V 直流母线。D4 为升压续流二极管。
五、CS 脚单元:电流检测与逐周期过流保护
Rs 为电流检测电阻,采样 Q1 导通期间的电流。CS 脚接收 Rs 两端电压,并与内部电流基准比较,决定 Q1 关断时刻,实现峰值电流模式控制。当 CS 电压超过内部过流阈值时,芯片立即关断 Q1,下一开关周期重新开始,形成逐周期过流保护,限制电感电流峰值。
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六、FB 脚单元:输出电压反馈
PFC 输出电压经 R1、R2、R3 三电阻串联分压。PFC 输出正端接 R1 上端,R1 下端与 R2 上端节点为 Va,R2 下端与 R3 上端节点为 Vb,R3 下端接地。Va 接芯片 FB 脚,作为输出电压反馈电压。FB 电压与内部基准比较,误差放大器输出 COMP 电压,用于调节电流基准幅值,使 PFC 输出电压稳定在设定值。
七、COMP 脚单元:环路补偿
COMP 脚外接 C5、C6、R4。通常 C5 与 R4 串联,再与 C6 并联后接至地。该网络构成电压环补偿,设置低频增益、零点与高频极点,保证环路稳定,并抑制输出端 100Hz 纹波对电流基准的调制。COMP 电压控制内部乘法器仿真器输出的电流基准幅值。
八、PG 脚单元:电源正常信号
R1、R2、R3 分压网络中的 Vb 节点接芯片 PG_IN 脚,作为电源正常输入电压。内部比较器监测 Vb,当 PFC 输出电压达到设定范围时,PG_OUT 输出逻辑信号,表示电源正常。该信号可用于后级 DC/DC 使能或系统时序控制。输出电压异常时,PG 信号翻转。
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九、控制模式与无过零检测
L4986 工作在 CCM 固定频率峰值电流模式。电感电流在开关周期内不降到零,因此不需要过零检测。芯片内部采用乘法器仿真器,从 FB 与 CS 信号中间接重构输入电压正弦信息,生成内部正弦电流基准。输入电流包络跟随输入电压,实现功率因数校正。HV 脚只检测输入电压幅值,不进行逐周期过零检测。
十、保护与整体工作时序
上电后,D2、D3 整流电压送入 HV 脚,内部高压启动电路为 VCC 充电。VCC 达到启动阈值后,芯片输出驱动脉冲,Q1 开始开关。LD 储能与释能,C3 电压升至约 380V。辅助绕组经 C1、D1、C2、DZ1 为 VCC 供电。FB 闭环调节 COMP,CS 控制峰值电流,PG 输出电源正常信号。发生过流、过压、反馈故障、电感饱和或输入欠压时,芯片关断 Q1,停止输出。VCC 低于 UVLO 阈值时,芯片复位,等待下次启动。

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谢谢小编分享知识,学习了,
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