深入剖析L6563/L6563A：先进的过渡模式PFC控制器

引言

在电源设计领域，功率因数校正（PFC）技术至关重要。L6563/L6563A作为先进的过渡模式PFC控制器，为工程师们提供了高性能、多功能的解决方案。本文将深入探讨这两款控制器的特性、应用以及设计要点，帮助电子工程师更好地理解和应用它们。

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一、产品概述

1.1 主要特性

• 精确的过压保护：具备非常精确的可调节输出过压保护功能，能有效保护电路免受过高电压的损害。
• 跟踪升压功能：可使输出电压跟踪市电电压变化，适应不同的输入电压条件。
• 反馈环路故障保护：能防止反馈环路故障，采用锁存关断机制，确保系统安全。
• 级联转换器接口：提供与级联转换器PWM控制器的接口，便于协同工作。
• 输入电压前馈：采用((1 / V^{2}))校正，改善环路稳定性和瞬态响应。
• 电感饱和检测（仅L6563）：能检测电感饱和，避免电路损坏。
• 远程开关控制：电流消耗低（(≤90 mu A)），且最大静态电流仅5mA。
• 图腾柱栅极驱动器：具有 -600/+800 mA的驱动能力，在欠压锁定（UVLO）期间有主动下拉功能。
• SO14封装：方便安装和布局。

1.2 应用领域

适用于多种PFC预调节器，包括高端AC - DC适配器/充电器、台式PC、服务器、网络服务器等。同时，可满足IEC61000 - 3 - 2或JEIDA - MITI标准，适用于功率超过350W的开关电源（SMPS）。

二、详细描述

2.1 工作模式

L6563/L6563A是基于过渡模式（TM）的电流模式PFC控制器。高度线性的乘法器和特殊校正电路，可降低市电电流的交越失真，实现宽范围市电操作，即使在大负载范围内也能保持极低的总谐波失真（THD）。

2.2 电压控制

通过电压模式误差放大器和精确的内部电压参考（在(T_{J}=25^{circ} C)时误差为1.5%）控制输出电压。电压前馈功能（(1/ v^{2})校正）改善了环路稳定性和对市电电压突然变化的瞬态响应。

2.3 跟踪升压操作

该IC提供跟踪升压操作选项，输出电压可随市电电压变化。启动前功耗极低（(≤90 mu A)），运行时功耗约5mA。

2.4 保护功能

除了有效的两步过压保护（OVP）外，还能防止反馈环路故障或错误的输出电压设置。L6563还增加了电感饱和保护功能，而L6563A则没有此功能，这是两者的唯一区别。

2.5 接口功能

提供与DC - DC转换器PWM控制器的接口，可在PFC阶段出现异常时停止转换器的操作，或在DC - DC转换器轻载时禁用PFC阶段，以符合节能标准。

2.6 输出级

图腾柱输出级能够驱动高电流MOSFET或IGBT，结合其他特性和专有固定关断时间控制，使其成为符合EN61000 - 3 - 2标准、功率超过350W的SMPS的低成本解决方案。

三、引脚说明

3.1 引脚连接

见引脚连接图（Figure 3），清晰展示了各引脚的位置。

3.2 引脚描述

引脚编号	名称	描述
1	INV	误差放大器的反相输入，用于反馈PFC预调节器的输出电压。若使用跟踪升压功能，会激活内部电流发生器。
2	COMP	误差放大器的输出，连接补偿网络以实现电压控制环路的稳定性。
3	MULT	乘法器的主要输入，连接整流后的市电电压，提供电流环路的正弦参考。
4	CS	PWM比较器的输入，用于检测MOSFET电流。当电流异常时，可关闭IC（仅L6563）。
5	VFF	乘法器的第二个输入，用于(1/V^{2})功能，需连接电容和电阻到地。
6	TBO	跟踪升压功能引脚，通过连接电阻到地实现输出电压跟踪市电电压。
7	PFC_OK	用于监测PFC预调节器的输出电压，实现保护和禁用功能。
8	PWM_LATCH	故障信号输出引脚，用于控制DC - DC转换器的PWM控制器。
9	PWM_STOP	远程开关控制引脚，可实现欠压保护。
10	RUN	控制IC的启动和停止。
11	ZCD	用于检测升压电感的去磁，触发MOSFET导通。
12	GND	接地引脚。
13	GD	栅极驱动器输出，可驱动功率MOSFET和IGBT。
14	VCC	为IC和栅极驱动器提供电源。

四、电气特性

4.1 绝对最大额定值

包括IC电源电压、模拟输入输出电压、最大引脚电流、功耗、结温范围和存储温度等参数，确保在安全范围内使用。

4.2 电气参数

涵盖了内部钳位电平、电压增益、带宽、电流检测比较器参数、过压保护参数、电压前馈参数等，为设计提供了详细的参考。

五、典型电气性能

通过一系列图表展示了电源电流与电源电压、IC功耗与结温、反馈参考与结温等关系，帮助工程师了解在不同条件下的性能表现。

六、应用信息

6.1 过压保护

通过监测输出电压变化，当电流达到一定值时，强制降低乘法器输出电压，减少从市电汲取的能量。若过压持续，触发静态OVP，关闭外部功率开关。该技术的优点是过压水平可独立设置，检测精度高。

6.2 反馈故障保护（FFP）

当输出分压电阻故障时，PFC_OK引脚可监测输出电压，触发保护功能。此时，关闭栅极驱动，降低功耗并锁存故障状态。同时，PFC_OK引脚还可作为非锁存的IC禁用功能。

6.3 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，电压前馈可补偿这种增益变化。通过内部峰值保持电路和外部电容电阻，实现对输入电压的跟踪和补偿。但需注意时间常数的选择，以平衡纹波和响应速度。

6.4 THD优化电路

该电路可减少交流输入电流在市电电压过零点附近的导通死区，降低THD。通过在过零点附近增加功率开关的导通时间，改善能量传输。为充分发挥其作用，应尽量减小桥整流器后的高频滤波电容。

6.5 跟踪升压功能

通过连接电阻到TBO引脚，可实现输出电压跟踪市电电压。通过合理选择参数，可设置输出电压的范围和限制。

6.6 电感饱和检测（仅L6563）

当升压电感饱和时，电流会异常增大，可能导致MOSFET损坏。L6563的电流检测引脚可检测到这种异常，关闭IC并锁存故障状态，提高系统安全性。

6.7 电源管理/内务功能

该IC提供多个引脚用于协调PFC阶段和级联DC - DC转换器的操作。PWM_LATCH引脚可在PFC出现故障时锁存DC - DC转换器的PWM控制器；PFC_OK引脚可实现轻载时的禁用功能；PWM_STOP引脚可抑制PFC和DC - DC转换器的PWM活动。

七、应用示例

提供了多个应用示例，如80W宽范围市电PFC预调节器（具有跟踪升压功能）、250W和350W宽范围市电PFC预调节器（具有固定输出电压）等，并给出了详细的评估结果，包括输入电压、功率、输出电压、效率、功率因数和THD等参数。

八、封装机械数据

采用ECOPACK®封装，符合环保要求。提供了SO - 14封装的详细机械数据，包括尺寸、引脚间距等。

九、总结

L6563/L6563A是功能强大的过渡模式PFC控制器，具有多种保护功能、灵活的接口和出色的性能。在设计电源电路时，工程师可根据具体需求选择合适的型号，并合理应用其各项功能，以实现高效、稳定的电源解决方案。你在使用这两款控制器时，遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。