深入解析FAN9672：双通道交错CCM PFC控制器的卓越性能与应用

在电源设计领域，功率因数校正（PFC）技术对于提高电源效率、降低谐波污染至关重要。今天，我们将深入探讨安森美（onsemi）的FAN9672，一款专为PFC预调节器设计的双通道交错连续导通模式（CCM）PFC控制器IC。

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一、FAN9672概述

FAN9672是一款功能强大的PFC控制器，它集成了前沿、平均电流和“升压”型功率因数校正电路，能够使电源设计完全符合IEC1000 - 3 - 2规范。交错操作显著降低了输入和输出纹波电流，简化了传导EMI滤波，降低了成本。此外，创新的通道管理功能可根据CM引脚的设定电压，在低功率条件下平稳加载和卸载从通道，提高PFC转换器的负载瞬态响应。同时，它还具备多种保护功能，如峰值电流限制、输入电压欠压保护和TriFault检测功能。

二、关键特性

1. 控制模式

• 连续导通模式控制：确保电感电流连续，降低电感电流纹波，使功率半导体器件的最大峰值电流更低。
• 双通道PFC控制：最大支持双通道PFC控制，提高电源的功率处理能力。
• 平均电流模式控制：通过电流命令控制电感电流的平均值，实现精确的电流控制。

2. 可编程特性

• 操作频率范围：可编程的操作频率范围为18 kHz ∼ 40 kHz或55 kHz ∼ 75 kHz，可根据具体应用需求进行调整。
• PFC输出电压：可通过PVO引脚编程输出电压，满足不同应用的电压要求。

3. 保护功能

• 双电流限制功能：ILIMIT和ILIMIT2引脚可分别设置电流命令限制和峰值电流限制，保护功率器件免受损坏。
• TriFault检测：监测FBPFC引脚，当反馈路径出现故障时，终止PFC输出驱动，提高电源可靠性。
• 凹陷保护：防止AC输入电压凹陷对电源造成影响。

4. 其他特性

• 可编程软启动：通过连接电容到SS引脚设置软启动时间，避免启动时的电流冲击。
• 欠压锁定（UVLO）：确保IC在合适的电源电压下正常工作。
• 差分电流传感：使用差分放大器消除其他通道的开关噪声，提高PFC在高功率应用中的稳定性。

三、引脚功能详解

FAN9672采用32引脚LQFP封装，各引脚功能如下：

1. 关键控制引脚

• PVO：可编程输出电压引脚，通过连接微控制器（MCU）的DC电压来设置输出电压水平。
• ILIMIT：电流命令钳位设置引脚，通过连接电阻和电容确定电流命令的限制值。
• RI：振荡器设置引脚，连接电阻到地确定开关频率。
• CM1和CM2：通道管理设置引脚，用于配置PFC的启用/禁用特性。

2. 电流和电压传感引脚

• CS1±和CS2±：差分电流传感引脚，用于检测PFC电流。
• FBPFC：PFC电压反馈输入引脚，连接到PFC输出通过电阻分压网络。

3. 输出驱动引脚

• OPFC1和OPFC2：PFC栅极驱动输出引脚，为MOSFET或IGBT提供图腾柱输出驱动。

四、工作原理

1. 连续导通模式（CCM）

FAN9672采用CCM控制，与边界导通模式（BCM）不同，CCM模式下电感电流始终连续且大于零。这种模式降低了电感电流纹波，使功率半导体器件的最大峰值电流更低，提高了电源的效率和可靠性。

2. 增益调制器

FAN9672采用两个控制环路进行功率因数校正：电流控制环路和电压控制环路。增益调制器提供参考信号来控制PFC输入电流，其输出信号IMO是VVEA、IIAC和VLPK的函数，通过公式(I{MO }=K × frac{I{A C} × V{V E A}}{V{L P K}^{2}})计算，其中K值根据VIR引脚电压不同而变化。

3. 电流平衡

在多通道控制中，不同通道的电流匹配至关重要。FAN9672通过基于感测信号VCS跟踪增益调制器的电流命令来控制每个通道的电流。为了确保电流平衡，建议使用高精度的分流电阻，并注意布局设计，减少电流感测电阻与控制器或电源地之间的布局距离。

4. 交错操作

FAN9672用于控制两个并联的升压转换器，开关以180°异相运行。交错操作可降低输入总纹波电流，同时使每个通道的输出电流纹波均匀分布在输出电容器上，延长电容器的使用寿命。

5. 通道管理

通道管理功能通过CM引脚实现，通过改变电流命令的增益来调整从通道的负载。当VVEA水平低于CM设定的阈值时，FAN9672开始降低通道2的电流命令，从而减少从通道的输出功率。此外，通道管理功能还可以通过MCU进行外部控制。

五、典型应用

FAN9672适用于多种高功率应用，包括：

• 高功率AC - DC电源：为服务器、电信设备等提供高效稳定的电源。
• DC电机电源：满足电机驱动的功率需求。
• 白色家电：如空调电源，提高家电的能源效率。
• UPS和工业焊接电源：确保在各种工业环境下的可靠运行。

六、系统设计注意事项

1. 浪涌电流

在AC输入首次连接到升压PFC转换器时，要注意浪涌电流。建议使用NTC和并联继电器电路来降低浪涌电流，并添加旁路二极管为浪涌电流提供通路。

2. 下游电源阶段

PFC阶段通常为下游的DC - DC或逆变器提供电源。建议在PFC输出电压接近指定的稳态值时，使下游电源阶段满负载运行。

3. PVO功能

PVO功能用于改变PFC的输出电压VPFC，VPFC应至少比VIN高25 V，以确保电源的正常运行。

七、总结

FAN9672作为一款高性能的双通道交错CCM PFC控制器，具有丰富的功能和出色的性能。它在功率因数校正、电流平衡、通道管理和保护功能等方面表现卓越，适用于各种高功率应用。电子工程师在设计电源时，可以充分利用FAN9672的特性，提高电源的效率、可靠性和稳定性。在实际应用中，还需要根据具体需求进行合理的电路设计和参数调整，以实现最佳的性能表现。大家在使用FAN9672的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。