安森美PFC控制器NCP1680学习笔记

注：本文转载自开关电源仿真与实用设计

安森美 CRM/DCM 无桥PFC控制器 NCP1680是性能非常高的控制器，在不同的负载情况下都能达到较好的PF和ITHD电流控制效果。  

下面是快速的提取出它的核心功能：

DCM多谷底控制+周期平均值电流补偿

COT PFC控制

频率折返控制

RMS电网电压前馈

续流管同步整流控制

使用新颖的VIN*TON的电荷积分过流保护策略

///还有很多功能不在今天的讨论范围之内哈

首先来看DCM多谷底工作，它是实现频率折返工作的核心。在PFC的轻负载情况时，降低开关频率让PFC进入DCM区域工作。同时通过辅助绕组来捕获多谷底模式工作。可见下图，是来自于参考文档1中的关于DCM区域工作的波形示意图：

PFC控制的核心思想是保证每个开关周期的电感电流平均值按正弦规律变化，当引入DCM区域工作时，需要适当的根据DCM区域的时间来补偿ON TIME的峰值电流，实现DCM区域工作的电流周期平均值补偿，其方法为根据辅助绕组测量到电感电流ZCD为起点到新开关周期驱动上升沿的DCM电流空挡区域DT时间，然后根据DT在周期TSW的比例系数，乘到TON时间上，实现DCM周期电流平均值补偿。

实现为TON = (TON /Lpf(1-DT))，等式右侧为环路计算出的TON，乘以DT的系数后，得到最终的TON与PWM RAMP比较得到PWM输出。

DCM区域波形：

CRM区域，仅仅只需补偿一点点电感负向电流，所以环路计算TON和最终TON基本一致。

PFC的核心控制方法使用固定导通时间控制，无需电流内环，直接根据电压环的输出决定TON时间，在电流ZCD后，重新开启。同时为了补偿高低压功率平衡，使用了电网电压RMS前馈。

频率折返控制要搭配DCM区域一起工作，理想的CRM PFC是电流ZCD后，立刻开启新的PWM。但是为了考虑降低开关频率，人为的增加DT时间，创造DCM区域工作。DT时间与电压环的输出成反比例关系，实现逻辑为：当输出功率越大，DT时间越小。以此方法实现轻负载降频工作和所需的频率曲线设计。

现设在50%负载以下引入DCM区域，主要考虑轻负载降频，在重载后全部以CRM工作，提升效率。

50%负载，少数部分DCM工作：

75%负载，已经进入设计的全部CRM区域：

100%负载，全程CRM：

多谷底追踪，考虑根据环路所计算出的DT来安排，实现思想是当DT时间数到后，开始看谷底信息，如果有谷底就直接开，没谷底就等谷底。总之在DCM区域，就是要等到谷底再开。

续流开关的同步整流控制方法：根据地线上的电流实时的监测TOFF的电感放电电流，使用比较器直接比较负电流即可实现。

过流保护实现方法：其实NCP1680并没有直接监测到SW的ON电流，只有TOFF的电感放电电流。它的过流保护主要是考虑TOFF的放电电流峰值来做，当看到OFF阶段的电路峰值很高时，就会减少ON的时间。但是这个方法不够直接的实现过流保护。除了这个方法，我推测还可能引入了VIN*TON的伏秒积来做过流保护，因为控制器是知道输入电压和实际TON情况的，这样实现过流保护其实更容易。只是规格书里面没有细说这一块。这里还需要仔细研究学习。

逻辑：

运行：

小结：学习了NCP1680的几个主要功能的，分析了过流保护的可能实现方法。

参考文献：

1、NCP1680 DS 安森美官网，欢迎点击阅读原文深入了解NCP1680。