L6562制作PFC充电器

TechnologyCenterCharger130WwithPFCbasedonL6562经验分享TechnologyCenter目录•问题的提出；•L6562的工作原理及特点；•384X与6562的对比；•线路说明；•测试结果波形；•FOT工作模式；•缺陷与不足；TechnologyCenter问题的提出目前charger线路存在的问题：•为降低成本，去掉了整流桥后的大电解电容，使得模组相对于source为感性负载。当以发电机为source时，模组与发电机会产生振荡，影响了发电机的输出电压，造成输入端MOV的损坏fig.1charger空载fig.2chargerload=40WCH1：发电机输出电压、模组输入电压波形TechnologyCenter问题的提出•使用PFCIC为控制IC以提高模组的PF值，使模组相对于source为阻性负载，避免与发电机产生振荡，结果如下：fig.3charger空载fig.4chargerload=40WCH1：使用ICL6562后的发电机输出电压、模组输入电压波形其他带载情况参考：TechnologyCenterL6562的工作原理及特点Fig.5BlockdiagramofL6562L6562工作于峰值电流模式，其工作原理为：将输出电压反馈结果与检测到的输入电压相乘，以此确定电感电流峰值。由此得到的输入电流是以100Hz正弦为包络的高频的、三角形电流，经滤波后输入电流为与输入电压同相位的正弦波形电流，理论上此时PF值=1。Boost中电感电流波形如fig.6所示。Fig.6inductorcurrentwaveformandMOSFETtiminginBoosttopologyTechnologyCenterL6562的工作原理及特点Fig.8primaryandsecondarycurrentwaveformsFig.7blockdiagramof710-Z2727为降低成本将L6562应用于flybacktopology实现单级PFC，原理框图如上图所示，其工作原理与boost类似，将副边输出电压反馈结果与检测到的原边输入电压相乘，以此确定原边电流峰值。由此得到的原边输入电流是以100Hz正弦为包络的高频的、三角形电流，经滤波后输入电流为与输入电压同相位的正弦波形电流。原、副边电流如fig.8所示。由图可知以下两点：a.变压器工作模式为DCM；b.原边电流是断续的，即一个开关周期内只有在Ton时间内有电流，因此flyback拓扑中理论上就不能实现PF=1。TechnologyCenter384X与6562的对比•3845•6562TechnologyCenter384X与6562的对比ItemL6562384XPFC功能由multiplier实现无Compensation内部结构无内部电流源内部有1mA电流源参考电源无有Vref=5Voutput钳位于12V左右与Vcc相同内部振荡器无，由ZCD功能开通原边MOS有，用于开通原边MOSOVP有无DisableZCD置低comp置低Vcurrentsense1.7V1VFilteroncurrentsense有，Leadingedgeblanking无Vcc-on12V8.4VVcc-off9.5V7.6VIstart-up=70uA1mAIcc3.5mA12mATechnologyCenter384X与6562的对比针对于L6562的特点，设计时应注意以下几点：•L6562的comp脚上没有电流源，这点不同于384X系列IC，因此输出电压反馈不能将光耦直接连到comp脚。参考L6562的应用文档，反馈电路如图fig.5所示；•L6562的输出钳位于12V左右，因此Vcc电压最好也设置在12V左右，Vcc过高IC的损耗将增大。最好由线性稳压电路实现Vcc，同时也可解决IC无内部参考电源的缺点；•ZCD（zerocurrentdetector），其功能为检测原边电感电流，当原边电感电流降低到最小时，开通原边的MOS。该功能可让模组工作于TM（TransitionMode），优点是：降低了MOS的开通损耗；省掉了输出diode的snubber吸收回路。缺点是：原副边的工作电流增大，元件的通态、关断损耗都增大；且由于工作频率时刻在变化，变压器设计时的裕量增大，变压器磁芯利用率降低。•由于输入电压波谷附近输入能量几乎为零，因此输出电压纹波会较原来使用3845的大，相应的输出电容容值应适当增大；•PF值与输出动态相应两者互为矛盾，为实现较高的PF值，理论上要求控制回路带宽较小，动态相应差一点，因此这两项需要折中处理；•由于6562动态相应差，输出电压容易过冲，设计时可利用IC内部OVP功能减小输出电压过冲；•限功率线路设计；•6562IC抗冲击能力较差，焊接时烙铁要合理接地、不带电焊接；使用普通探棒测试波形时，注意测试点是否合理；TechnologyCenter线路说明710-Z2727BTechnologyCenterFeedbackcircuitTechnologyCenterTransformerdesignFig.2primaryandsecondarycurrentwaveformssin11sin)()()()(2VoutnVpkIpkLpVpkFswVoutnIpkpLpVoutIpkpnnLpVoutIpksLsToffVpkIpkpLpVinIpkpLpTon由左边的公式可得，Ton大小是固定的，Toff大小随负载、输入电压的变化而变化。由公式可得，在输入电压波峰处，原、副边峰值电流最大，开关频率最小，设计变压器时应有足够的裕量保证变压器在此处不饱和。TechnologyCenterTransformerdesign•变压器设计过程：A.确定电感、匝比；B.按波峰处条件计算匝数；C.并验证是否饱和，是否绕的下。否则回到A。•由计算公式可知：a)匝比n越大，原边电流有效值越小，但副边电流有效值越大；b)n值越大，理论上的PF值越高；c)n值越大，副边的反射电压越大，MOS开通时的Vds越小，开通损耗越小；d)n值越大，模组工作频率越高，需考虑开关元件的损耗，另外n也受原边MOS的最大耐压限制，需要折中；e)开关频率越高，模组PF值越高，变压器尺寸越小；f)原边励磁电感L尽量小；L越小，工作频率f越大。•变压器设计过程中应该注意的地方：a.线径选择尽量小。模组工作频率是时刻在变的，在选择线径时要注意趋肤效应的影响；b.在变压器设计时，Bmax不可取太大，防止变压器在波峰发生饱和现象。c.尽量减小漏感。减小线圈的层数，增加原、副边之间的耦合。d.由于L6562的内部结构不同，其driver输出被钳位于12V左右，那么Vcc超出12V的部分将被IC内部输出的图腾柱上管损耗掉。因此设计时Vcc不宜过高，否则IC的损耗将增大。•变压器计算公式参考：TechnologyCenterOVPOVP条件：当流入pincomp的电流等于40uA时，IC内部OVP开始作用，关断输出驱动信号。TechnologyCenter限功率线路限功率方法：增大CS电压或减小MULT电压，以减小输出功率。TechnologyCenter测试结果Inputvoltage&inputcurrent@Vin=120Vac,fullloadTechnologyCenter测试结果MOS’sVds&voltageofRsense@Vin=120Vac,fullloadTechnologyCenter测试结果Reversevoltageofoutputdiode&voltageofRsense@Vin=120Vac,fullloadTechnologyCenter测试结果Vin（Vac）EfficiencyPF@fullloadTestedbychroma3843656265628089.46%87.20%0.9958589.94%86.81%0.9989090.25%86.64%0.9959588.38%86.92%0.99110088.75%86.96%0.99110588.78%87.66%0.99211089.59%87.96%0.99211589.56%88.29%0.98812089.66%88.45%0.99012589.83%89.02%0.98913090.00%88.89%0.99213590.15%88.91%0.99214090.23%89.09%0.99614590.35%89.23%0.988TechnologyCenter测试结果Fig.1ConductionofLineN@fullload,usingL6562Fig.3ConductionofLineN@lightload,usingL6562Fig.2ConductionofLineN@fullload,usingIC3843TechnologyCenterFOT工作模式ToffVoutnVpkToffVpkVoutnTonVoutnToffVpkTonsin1sin)(sin)(得由FOT的特点：a.FOT的工作模式与TM刚好相反。TM中Ton=constant，工作于DCM，而FOT中Toff=constant，工作于DCM&CCM（输入电压波谷附近DCM，波峰附近CCM）；b.开关频率与匝比n、Toff、输入电压有关，n、Toff越小或电压越高，对应的开关频率越大；c.开关频率与电感大小无关，但电感大一点，原、副边的电流就小一点；d.开关频率越小，原、副边的电流越大；e.副边diode的反向尖峰变大，需增加RCsnubber吸收回路；由于TM相当于DCM，原副边的峰值电流较大，且频率变化范围较大。6562的另一工作模式为：FOT，需在线路图中做如右图所示的修改：TechnologyCenter缺陷与不足1.限功率线路不够理想，在整个输入电压范围内最大输出功率变化较大，且影响了输入电流波形；2.输出电压纹波较大，要求输出电容容值较大；3.MOSspike电压较高；4.需增加成本以克服以上存在的问题，并且6562本身比384XIC贵0.6rmb；710-Z2727B之costTechnologyCenterTheEndQ&AThankyou!