基于IC控制器FAN4810的500WPFC电源的设计

摘要：介绍了PFC控制器FAN4810的主要特性，同时给出了基于FAN4810的500W高性能PFC预调节器的设计程序与方法。

关键词：F插件电感器AN4810；PFC变换器；电路设计

　

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模压电感器阻性，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，其共模电感主要特点如下：

1）含有Tri-faultDetect^TM功能，符合UL1950安全标准。万一反馈通路失效，反馈脚V_FB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I_AC、AC线路电压检测输入V_RMS和PFC输出电压反馈误差放大器（VEA）输出V_EAO，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、V_CC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）V_CC启动门限为13V，关闭门限是10.8V，启动电流约200μA，在V_CC=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V_CC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V_EAO被迫跟随Q₄对工型电感器C₂₀充电。当C₂₀被充电至VREF（7.5V）时，Q₄截止。

2.2 设计程序与方法

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