‌STMicroelectronics L4985 CCM PFC控制器深度解析与技术应用指南

STMicroelectronics L4985 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。L4985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 L4985 CCM PFC控制器数据手册.pdf

STM L4985 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。

L4985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）
• SO8封装

典型应用

框图

‌STMicroelectronics L4985 CCM PFC控制器深度解析与技术应用指南‌

‌一、产品概述与核心特性‌

L4985是STMicroelectronics推出的峰值电流模式连续导通模式（CCM）功率因数校正（PFC）控制器，专为升压变换器设计。该器件采用SO-8封装，为符合EN61000-3-2和JEIDA-MITI标准的应用提供了高性能、低元件数量的解决方案。

‌ 核心优势特性： ‌

• ‌高效率工作模式‌：峰值电流模式CCM操作，采用专有乘法器"仿真器"，在所有工况下实现极低的总谐波失真（THD）
• ‌集成高压启动‌：800V高压启动电路，集成输入电压检测功能
• ‌先进保护机制‌：包含反馈环路故障、过压保护（OVP）、过流保护（OCP）、电感饱和、欠压锁定等功能
• ‌智能节能设计‌：具备低功耗和禁用功能，满足最新能效标准要求

‌二、关键技术创新深度剖析‌

‌2.1 专有乘法器仿真器技术‌
L4985采用创新的乘法器仿真器设计，结合THD优化器，在CCM和断续导通模式（DCM）下均能保证优异的线电流THD性能。该技术通过"Vin及乘法器估算器"电路生成电压VG(θ)，表达式为：
VG(θ) = VC × K1 / VOUT

其中K1为电路增益常数，VC为COMP引脚控制电压，VOUT为输出电压。

‌2.2 离时间调制器设计‌
器件采用新颖的离时间调制器，能够在所有操作条件下（CCM和DCM）保持准固定的开关频率，不受输入/输出电压、负载条件和转换器寄生的影响。

‌工作原理‌：

• 功率开关导通时间（TON）由输出电压控制环路编程
• 功率开关关断时间（TOFF）由"离时间调制器"电路根据TON信息进行调制
• 关断时间计算：TOFF = TSW_TARGET - TON

‌三、引脚功能配置与电路设计要点‌

‌3.1 关键引脚功能详解‌

‌ VCC引脚（引脚1） ‌：

• 工作范围：10V至24.5V
• 开启阈值：14V（典型值）
• 关断阈值：9V（典型值）

‌ GD引脚（引脚2） ‌：

• 栅极驱动输出，能够驱动功率MOSFET和IGBT
• 输出能力：0.7A源电流，1.5A灌电流（典型值）

‌ CS引脚（引脚4） ‌：

• 电流检测输入，电感电流通过检测电阻RS检测
• 过流保护阈值：
  • 第一级OCP1：-0.49V（典型值）
  • 第二级OCP2：-0.75V（典型值）
• 零电流阈值：-10mV（典型值）

‌ FB引脚（引脚5） ‌：

• 跨导误差放大器反相输入
• 内部参考电压：2.5V（典型值）

‌3.2 典型应用电路设计‌
参考数据手册中的典型应用图，系统包括：

• EMI滤波器输入端
• 升压电感LP
• 功率MOSFET开关
• 输出整流二极管DOUT
• 输出滤波电容COUT
• 反馈电阻分压网络

‌四、保护功能全面解析‌

‌4.1 输入保护机制‌
‌ 交流掉电保护（BO功能） ‌：

• 掉电阈值：100V峰值（典型值）
• 去抖动时间：630ms（典型值）

‌4.2 输出保护系统‌
‌ 静态过压保护（S_OVP） ‌：

• 突发模式阈值：1V（典型值）
• 重启阈值：1.05V（典型值）

‌4.3 电流保护特性‌
‌ 电感饱和检测（OCP2功能） ‌：

• 检测异常电流值（如由于升压电感饱和）
• 激活安全程序，立即停止转换器活动
• 允许在电流浪涌期间的安全操作

‌五、电气特性与性能参数‌

‌5.1 主要性能指标‌

• 开关频率：
  • L4985A版本：65kHz（典型值）
  • L4985B版本：130kHz（典型值）

‌5.2 关键参数范围‌

• 输出电压参考精度：2.5V±1.2%（@ Tj=25°C）
• 最大导通时间：
  • L4985A：40μs（典型值）
  • L4985B：20μs（典型值）

‌六、应用设计指南‌

‌6.1 启动过程管理‌
器件内置高压启动电路，当HV引脚电压超过VHV_START（29V典型值）时启动

‌6.2 补偿网络设计‌
COMP引脚需要连接适当的补偿网络以确保控制环路的稳定性

‌七、电路优化与调试建议‌

‌7.1 THD性能优化‌
通过THD CCM优化器电路源出电流ITHD_CCM(θ)至CS引脚，计算公式：
ITHD_CCM(θ) = KCCM × ΔIL(θ) / (LP × 2)

其中ΔIL(θ)为电感电流纹波，KCCM为电路增益（0.55典型值）

‌7.2 元件选型关键‌

• 电流检测电阻RS选择需基于最大峰值电流要求
• 反馈电阻分压网络需确保精确的输出电压检测

‌八、应用场景与行业标准‌

‌8.1 目标应用领域‌

• 符合IEC61000-3-2和JEIDA-MITI标准的SMPS（功率超过1kW）
• 台式电脑、服务器、游戏机电源
• 大功率LED灯具
• 工业和医疗SMPS，符合IEC 60601-1-2标准

‌8.2 合规性与安全性‌

• X电容放电功能确保符合IEC 61010-1或IEC 62368-1安全标准
• 无需使用传统的与X电容并联的放电电阻

‌九、设计注意事项‌

‌9.1 热管理考虑‌

• 结温工作范围：-40°C至150°C
• 最大功耗：0.65W（@ Tamb=50°C）

‌9.2 电磁兼容性设计‌

• 合理的PCB布局以最小化EMI
• 适当的接地策略