日立pfc与pwm控制器ha16141 及其应用电路

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1、日立PFC与PWM控制器HA16141及其应用电路

2、第1摘要：HA16141是日立公司生产的PFC与P组合控制器，其PFC与P控制器的驱动峰值电流分别可达±1．5A和±1A。文中介绍了HA16141芯片的主要功能和电气特性。给出了HA16141与次边后置控制器HA16341在开关电源中的典型连接电路。关键词：PFC；P；组合控制器；HA16141；HA163411概述在上一个世纪的90年代初，出现了集功率因数校正（PFC）控制器和脉冲宽度调制（P）控制器于一体的组合IC，而且也在部分离线开关电源（SMPS）中得到应用。虽然SMPS产品采用有源

3、PFC技术的成本略有增加，但能满足IEC1000－3－2规定的电流谐波限量要求，并可获得0．99的线路高功率因数和高度稳定的DC电压，从而使整个系统的性能价格比得到明显提高。　　日立公司不久前推出了集PFC与P控制器于一体的HA16141型单片IC，其PFC采用平均电流型P，而脱机电源控制电路则采用峰值电流型P。该IC通过外部控制信号可使PFC操作开通或截止。同时利用其开／关功能还可使PFC在低线路AC电压下阻断，或通过来自变压器次级的信号施行远距离的控制操作。其PFC升压变换器的输出电压不仅被馈送到误差放大器，同时还馈送到升压电压的监视电路

4、。随着IC欠电压封锁（UVLO）的释放，P控制器可在同一时间内开始操作。为配合HA16141的应用，日立公司还研发了一种SMPS次边控制器HA16341。这样，用户可通过初、次级控制IC的最佳组合，设计出高功率因数和低谐波畸变并适用于世界各国AC供电线路的SMPS。2内部结构及引脚功能HA16141采用DIP－16和FP－16DA封装，其引脚排列如图1所示。　　HA16141的片上PFC／P控制器包含乘法器及增益选择器、平均电流放大器（CAMP）、PFC输出电压反馈误差放大器（E／A）、电流限制放大器（CLIMIT）、过电流检测器及定时器、1

5、00kHz振荡器、监控器／电源好电路、开关（on／off）控制逻辑及输出驱动器。HA16141的P控制器主要由200kHz振荡器、P控制误差放大器（E／A）、过电流限制比较器（OCLCP）、P电流比较器（PCP）、控制逻辑电路及输出驱动器等电路组成。图2为HA16141的内部结构及其应用电路。表1所列为HA16141的引脚功能。3主要电气特性及相关波形3．1主要电气特性　　HA16141的电源电压（Vcc）最大值是20V，启动门限电压为13±0．8V，启动电流典型值是200μA，UVLO关闭门限电压为10±0．6V（UVLO滞后3±0．4V）

6、；正常工作电流为4～9mA（典型值为7mA），参考电压（VREF）是5±0．1V。P振荡器频率fP为200kHz，PFC振荡器频率fPFC为100kHz。PFC输出的最大占空比为95％（典型值），峰值驱动电流为±1．5A。而P输出的最大占空比为80％（典型值），峰值驱动电流为±1A。　　PFC－ON脚的导通电压为1．5±0．2V，截止电压是1．2±0．2V。O．C脚门限电压为0．3±0．03V，P－CS脚门限电压是1±0．1V，IAC脚电压是1±0．3V（IAC＝100μA），VREF脚的最大电流为－20mA，脚最大电流是15mA。芯片的最高

7、结温是150℃，工作温度范围为－20～150℃，最大耗散功率为1－OUT的输出驱动信号可分别驱动外部MOSFET开关。图3给出了振荡器和驱动器的输出波形。　　在PFC－ON电压达到1．5V以上时，PFC－OUT将产生输出驱动信号；而当PFC－ON电压降至1．2V以下且信号为高时，PFC脉冲停止。应当说明：有时虽然PFC－ON电压超过了1．5V，但当PFC－FB电压从2．75V降至2．6V时，FPC－OUT脉冲也会截止，因为这样可以阻止PFC升压电压的过调节。图4所示是PFC-ON、PFC-FB和电压对PFC－OUT的影响波形。　　当PFC升压

8、变换器DC的输出电压达到418V以上时，PFC－FB电压可达到2．75V，此时PFC－OUT将截止。而一旦PFC反馈电压降至2．6V，PFC－OUT脉冲将再次产生，并将升压DC电压调整到380V。在PFC升压电压从356V增加到418V时，反馈电压（PFC－FB）将由2．34V增加到2．75V以上，随后，随着PFC升压电压回落到395V，其反馈电压也将降至2．6V，直到PFC电压降到259V，PFC－FB电压也将降低到1．7V。这段时间，也就是电源好周期时间。PFC升压（B＋）、反馈电压（PFC－FB）、电源好（）信号及驱动器输出脉冲（PFC

9、－OUT）的定时波形如图5所示。由于HA16141的过电流检测输入（O．C）门限电压是0．3V。因此，一旦O．C脚电压达到0．3V时，TIM脚外部的积分电容器将开始