FA1A00是一款工作在临界导通模式下的功率因数校正转换器,广泛使用在开关电源中,利用底部跳过功能改善轻负荷时的效率,并能够利用电源正常信号输出功能来减少电源电路的器件使用。芯片设置许多故障保护功能,例如FB短路检测电路和双重OVP功能,具体功能如下:

•利用电阻检测输入电压,实现极低的待机功率;

•高精度过电流保护:().6V±2%;

•由于最大频率限制,提高了轻负载时的电源效率;

•软启动和Soft-OVP功能时无噪音;

•启动电流:500uA(典型值),工作:1.5mA(典型值);

•启用以直接驱动功率MOSFET输出峰值电流,源:1000mA,灌:1000mA;

•输出检测发生故障,可以通过双重OVP功能保护输出电解电容;

•反馈(FB)引脚上的开路/短路保护;

•防止旁路二极管短路的保护电路;

•电流检测电阻短路保护电路;

•欠压锁定:9.6V开/9V关;弓I脚封装(SOP)。

       芯片内部框图如图1所示。下面介绍FA1A00的电路原理。

1、PFC转换电路

       PFC电路是一个功率因数校正转换器,利用升压斩波器,工作在临界模式。该器件在不使用振荡器的情况下,利用自振荡实现临界模式下的开关操作。

开关周期:

t1阶段:Q1开关管开启,通过电感(LP201)的电流从零开始上升。在第一阶段的时间去Q1导通,斜坡发生器状态的输出上升。

t2阶段:PWM比较器对误差放大器的输出进行比较,当Vramp>Vconip时,Q1关断,斜坡发生器的输出下降。当QP201关闭时,L1的电压反转,通过LP201的电流减小,而电流通过D1提供给输出端。

t3阶段:芯片⑤脚CS检测到流经L1的电流,当电流变为零时,电流检测比较器的输出变大,在延迟电路给出延迟后开启Q1,从而进入下一个开关周期(t1)。流过电感器的电流以三角波形重复,通过控制使电感电流峰值与正弦波连接并消除开关纹波电流,从交流输入电源流出的平滑电流为正弦波形,如图2所示。

       电感峰值电流较小时,如输入电压相角较小、输入电压较高、负载较轻时,功率因数降低。该集成电路具有检测MOSFET关断周期的功能,当关断期变为5占或更短的校正起始宽度时,增加导通宽度,并增大峰值电流,从而提高功率因数。

       如图3中的⑦脚输出通过电阻连接到MOSFET的栅极。在MOS—FET的导通过程中,输出状态较高,输出电压几乎为VCCo在关闭MOSFET的过程中,输出状态较低,输出电压几乎为0V。

       连接栅极电阻以限制输出端的电流并防止栅极端电压振荡。对于源极,输出电流的额定值为1.0A,对于宿电流为1A。

2.误差放大器

        误差放大器是用反馈控制使输出电压恒定,FA1A00芯片采用跨导式误差放大器同相输入端子连接到内部基准电压2.5V(典型值)。

        反相输入端由功率因数校正变换器的输出电压供电,采用分压电阻R1和R2供电。在反相输入端,芯片内部连接了的内部恒流源,用于FB开路检测功能。同时,控制PFC的输出电压Vout,使FB电压与内部参考电压(2.5V)匹配。内部误差放大器(COMP)的输出与PWM比较器相连,控制输出的通电时间。PFC的输出电压中含有大量2倍频率的纹波(50Hz或60Hz)。当该纹波分量在误差放大器输出端大量出现时,功率因数校正变换器不能稳定工作,为了获得稳定的运行,在②脚外接电容和电阻作为补偿。同时,为防止噪声引起的故障,在FB端子和GND之间连接1000pF电容C3,如图4所示。

        为了抑制启动时输出电压的过冲,FA1A00具有降低过冲的功能。在重置UVLO或待机模式后电压开始上升,过冲降低达到FB电压时(0.98 x Vfb),则过冲减小,电路会暂时拉低COMP引脚电压并限制OUT引脚的ON宽度,从而抑制输出电压的增加并减少过冲。一旦启动过冲减少功能,除非通过进入UVLO或待机模式将其复位,否则它将保持启用状态,如图5所示。C5、R3连接到COMP脚,抑制FB输出中出现的纹波。

3.过电压保护电路(OVP)

        过压保护电路用于控制输出电压,限制功率因数校正变换器输出电压超过设定值时的电压,当该集成电路启动或负载急剧变化时,变换器的输出电压可能超过设定值。FA1A00具有2个OVP功能:当输出超过参考电压时,它将线性控制导通宽度;当输出超过参考电压的1.08倍时,它将停止输出脉冲。FB引脚电压通常与基准电压相同,为2.5V,如图6所示。

        当启动或负载突然变化时,FB引脚电压会上升并超过2.5V,在这种情况下,将根据FB引脚电压限制导通宽度的功能生效。如果FB引脚电压上升得更多并且超过比较器的参考电压(Vtb x 1.08),则另一个功能将激活,并在超过参考电压期间停止输出脉冲。当FB引脚电压降至参考电压的1.040倍或更低时,IC再次输出脉冲。分压匹配电阻R8、R9,该电压检测输出PFC的过电压并停止开关运行。为避免噪声引起故障,检测电路的电阻均由多只电阻串联,如图7所示。

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