‌L4986 CCM PFC控制器技术深度解析

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描述

STMicroelectronics L4986 CCM PFC控制器设计用于升压转换,设有专有的乘法器“仿真器”。该仿真器与创新的THD优化器结合,可确保在所有工作条件下均具有极低的总谐波失真 (THD) 性能。L4986采用专有的关断时间调制器,在所有工作条件下均在准固定频率下工作,具有两个选项:65kHz (A) 和130kHz (B)。

数据手册;*附件:STMicroelectronics L4986 CCM PFC控制器数据手册.pdf

STM L4986 CCM PFC控制器支持800V高压启动模块,包括将EMI滤波器的X电容器放电到安全水平的电路。该特性使得该器件能够满足安全规定(IEC 61010-1或IEC 62368-1),无需使用与X电容器并联的传统放电电阻器。

L4986采用引脚SO封装,为CCM操作升压PFC前置稳压器提供高性能/少元件数解决方案。PFC前置稳压器适合用于符合EN61000-3-2和JEIDA-MITI标准的应用,功率范围从几百瓦到几千瓦不等。

特性

  • 峰值电流模式CCM操作
  • 800V高压启动,带集成输入电压检测
  • 有源输入滤波电容器放电
  • 专有的乘法器“仿真器”,在所有工作条件(CCM和DCM)下线路电流THD最小
  • 外部元件非常少
  • 保护:反馈环路故障、OVP、OCP、电感器饱和、上电、掉电(符合医疗SMPS标准)
  • 电感器电流检测
  • 禁用和低功耗功能
  • 涌入电流监控
  • 软启动,实现平稳启动
  • 内部基准电压:1.2%(T j =25°C时)
  • 开关频率:65kHz(A版本)和130kHz(B版本)
  • PGOOD_OUT和可调PGOOD_IN
  • SSOP10封装

典型应用

PFC控制

框图

PFC控制

L4986 CCM PFC控制器技术深度解析

一、产品概述与核心技术优势

意法半导体L4986是一款专为升压变换器设计的峰值电流模式连续导通模式(CCM)功率因数校正(PFC)控制器。该器件通过创新的"乘法器仿真器"架构与THD优化器,确保在所有工作条件下都能实现极低的总谐波失真(THD)[2]。

核心技术创新

  • 专利关断时间调制器‌:实现所有工作条件下的准固定频率运行
  • 高压启动电路‌:集成800V耐压启动与输入电压检测功能
  • 主动输入滤波电容放电‌:无需传统并联X电容的放电电阻

关键参数特性

  • 工作频率:65 kHz(L4986A) / 130 kHz(L4986B)
  • 内部参考电压精度:1.2%@Tj=25℃
  • 栅极驱动能力:0.7A源电流 / 1.5A灌电流
  • 芯片功耗:0.85mA典型工作电流

二、系统架构与工作原理解析

控制环路设计

L4986采用基于固定关断时间(FOT)控制技术的峰值电流模式控制。其核心工作原理如下:

控制方程分析:

  • 输出电压误差信号:VC = gm × (VREF - VFB)
  • 等效乘法器增益:VCS_REF(θ) = (VIN(θ) × VC × KM) / VOUT

THD优化机制

在CCM操作期间,器件通过专用的"THD-CCM优化器"电路生成电流ITHD_CCM(θ),在CS引脚外接电阻RTHD_CCM上产生电压,从而抵消电感电流检测电压。

三、引脚功能详解与配置

关键引脚分析

1. VCC引脚(引脚1)

  • 功能:供电电压输入
  • 工作范围:10V至24.5V
  • 启动阈值:VCC_ON=14V(典型)
  • 关断阈值:VCC_OFF=9V(典型)

2. CS引脚(引脚4)

  • 过电流保护阈值:
    • 第一级OCP:VCS_OCP1=-0.49V
    • 第二级OCP:VCS_OCP2=-0.75V
  • 零电流检测阈值:VCS_ZCD=-10mV

3. HV引脚(引脚10)

  • 耐压能力:800V
  • 启动电压:VHV_START=29V
  • X电容放电功能:确保符合IEC 61010-1/IEC 62368-1安全标准

四、典型应用与设计要点

功率等级覆盖

  • 应用范围:从数百瓦至数千瓦
  • 标准符合:EN61000-3-2和JEIDA-MITI

关键设计参数

栅极驱动配置

  • 上升时间:tr=10ns(典型)
  • 下降时间:tf=7ns(典型)

热管理要求

  • 最大结温:150℃
  • 结到环境热阻:Rth j-amb=120℃/W
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