L6563/L6563A：高级过渡模式PFC控制器的卓越之选

在电源设计领域，功率因数校正（PFC）控制器的性能直接影响到电源的效率、稳定性和可靠性。L6563/L6563A作为一款高级过渡模式PFC控制器，凭借其丰富的功能和出色的性能，成为众多电子工程师的首选。本文将深入剖析L6563/L6563A的特点、参数、应用信息及示例，为工程师们在实际设计中提供有价值的参考。

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一、产品概述

L6563/L6563A是一款工作在过渡模式（TM）的电流模式PFC控制器。它在标准TM PFC控制器的基础上进行了优化，不仅提供了更高的性能，还具备一系列额外的功能。该控制器采用高度线性的乘法器和特殊的校正电路，有效降低了市电电流的交越失真，即使在大负载范围内也能实现极低的总谐波失真（THD），支持宽范围市电运行。

功能特点

1. 精确的输出过压保护：具备非常精确的可调节输出过压保护功能，能有效应对输出电压异常升高的情况，确保系统安全。
2. 跟踪升压功能：可实现输出电压跟踪市电电压变化，适用于一些对输出电压有特殊要求的应用场景。
3. 反馈环路故障保护：当反馈环路出现故障时，能及时触发锁存关机，防止系统因异常而损坏。
4. 级联转换器PWM控制器接口：方便与DC - DC转换器的PWM控制器进行连接，实现系统的协同工作。
5. 输入电压前馈：采用(1/V^{2})校正技术，补偿了功率级增益随输入电压的变化，提高了系统的动态响应和稳定性。
6. 电感饱和检测（仅L6563）：能够检测升压电感的饱和情况，一旦检测到饱和，立即停止PFC阶段，保护系统安全。
7. 低启动电流和静态电流：启动电流≤90μA，最大静态电流5mA，降低了系统的功耗。
8. 图腾柱栅极驱动器：-600/+800mA的图腾柱栅极驱动器，在欠压锁定（UVLO）期间具有主动下拉功能，可驱动高电流MOSFET或IGBT。

应用领域

• 高端AC - DC适配器/充电器：满足高端设备对电源性能和效率的要求。
• 台式电脑、服务器、网络服务器：为这些设备提供稳定、高效的电源。
• 符合IEC61000 - 3 - 2或JEIDA - MITI标准的开关电源（SMPS），功率超过350W：确保电源符合相关标准，提高系统的兼容性和可靠性。

二、关键参数

1. 绝对最大额定值

符号	引脚	参数	值	单位
VCC	14	IC电源电压（Icc = 20mA）	自限	V
	2, 4 to 6, 8 to 10	模拟输入和输出	-0.3 to 8	V
	1, 3, 7	最大引脚电压（Ipin = 1 mA）	自限	V
IPWM_STOP	10	最大灌电流	3	mA
IZCD	9	零电流检测器最大电流	-10（源）10（灌）	mA
PTOT		功率耗散@TA = 50°C	0.75	W
TJ		结温工作范围	-25 to 150	°C
TSTG		存储温度	-55 to 150	°C

2. 电气特性

在不同的工作条件下，L6563/L6563A的电气特性表现出色。例如，其启动电流在启动前最大为90μA，启动后静态电流典型值为3mA，工作电源电流在70kHz时典型值为3.8mA。乘法器输入具有良好的线性度和增益，误差放大器能实现精确的电压控制。

三、应用信息

1. 过压保护

过压保护是PFC控制器的重要功能之一。L6563/L6563A采用了两级过压保护机制，包括动态过压保护（DOVP）和静态过压保护（SOVP）。当输出电压突然变化时，通过监测误差放大器的输入电流，当电流达到一定值时，触发相应的保护动作。动态过压保护在电流超过20μA时触发，外部功率晶体管关闭，直到电流下降到约5μA以下。如果过压持续存在，误差放大器饱和，触发静态过压保护，使外部功率开关保持关闭，直到输出电压恢复到正常范围。这种保护机制的优点是过压水平可以独立于输出电压进行设置，且检测精度高，检测电流的公差为15%。

2. 反馈故障保护（FFP）

反馈故障保护用于应对反馈环路故障或输出电压设置错误的情况。通过PFC_OK引脚对输出电压进行额外监测，当输出电压超过预设值时，该引脚电压达到2.5V，触发锁存关机，同时PWM_LATCH引脚置高，停止级联DC - DC转换器的工作。此外，PFC_OK引脚还可作为非锁存的IC停用功能，当引脚电压低于0.2V时，IC关闭，功耗降低，当电压高于0.26V时，IC重启。

3. 电压前馈

PFC预调节器的功率级增益随输入电压的平方变化，这会导致系统的开环增益交越频率发生变化，影响系统的控制动态。电压前馈功能通过引入与输入电压有效值成比例的电压，经过平方/除法电路（(1/V^{2})校正器）处理后，提供给乘法器，补偿了增益随输入电压的变化。这样，当输入电压变化时，乘法器输出的半正弦波幅度会成反比变化，使电流参考适应新的工作条件，无需依赖误差放大器的缓慢动态响应。同时，系统的环路增益在整个输入电压范围内保持恒定，提高了系统在低输入电压下的动态性能，简化了环路设计。

4. THD优化电路

L6563/L6563A配备了特殊的THD优化电路，有助于减少交流输入电流在市电电压过零点附近的传导死区角（交越失真），从而显著降低电流的总谐波失真（THD）。该电路通过在市电电压过零点附近增加功率开关的导通时间，使PFC预调节器处理更多的能量，减少能量传输缺失的时间间隔，并充分放电桥式整流器后的高频滤波电容。

5. 跟踪升压功能

在某些应用中，调节PFC预调节器的输出电压使其跟踪输入电压的有效值，而非固定值，具有一定的优势。通过在TBO引脚和地之间连接一个电阻，可实现跟踪升压功能。TBO引脚的直流电平等于MULT引脚电压的峰值，代表市电的有效值。电阻定义的电流被内部镜像并从误差放大器的INV引脚吸入，从而使输出电压随输入电压的变化而变化。为避免输入电压超过最大值时输出电压异常升高，TBO引脚电压被钳位在3V。

6. 电感饱和检测（仅L6563）

升压电感的硬饱和可能会对PFC预调节器造成致命影响。L6563在电流检测引脚（CS）上配备了第二个比较器，当该引脚电压超过1.7V时，停止并锁存IC，同时PWM_LATCH引脚置高，停止级联DC - DC转换器的工作。只有在重新输入电源，使L6563和PWM控制器的Vcc电压低于各自的UVLO阈值后，系统才能重新启动，大大提高了系统的安全性。

7. 电源管理/内务管理功能

L6563/L6563A提供了多种接口和功能，方便与级联DC - DC转换器的PWM控制器进行协调工作。PWM_LATCH引脚用于在PFC失去对输出电压的控制或电感饱和时，停止级联DC - DC转换器的工作；PFC_OK引脚可用于在轻载时使PFC阶段停用，降低无负载输入功耗；PWM_STOP引脚与RUN引脚配合使用，可抑制PFC阶段和级联DC - DC转换器的PWM活动。这些功能可用于实现电源的启动和停止控制、软启动、过压保护等多种应用场景。

四、应用示例

1. 80W宽范围市电PFC预调节器（跟踪升压功能）

该示例展示了一个具有跟踪升压功能的80W宽范围市电PFC预调节器的设计。通过合理选择电路参数，实现了输出电压跟踪输入电压的变化，适用于对输出电压有特殊要求的应用场景。

2. 250W和350W宽范围市电PFC预调节器（固定输出电压）

这两个示例分别展示了250W和350W宽范围市电PFC预调节器的设计，输出电压固定为400V。通过优化电路设计和参数选择，确保了系统的高效稳定运行。

五、总结

L6563/L6563A作为一款高级过渡模式PFC控制器，具有丰富的功能和出色的性能，适用于多种功率等级和应用场景。其精确的过压保护、跟踪升压功能、电压前馈、THD优化等特性，为工程师们提供了一个可靠、高效的电源设计解决方案。在实际应用中，工程师们可以根据具体需求，合理选择电路参数和功能，充分发挥L6563/L6563A的优势，设计出性能卓越的电源系统。你在使用L6563/L6563A进行设计时，遇到过哪些挑战呢？又是如何解决的呢？欢迎在评论区分享你的经验。