ICE2PCS01的分析和技术应用.doc

ICE2PCS01 工作原理分析与设计

黄晓康 @:kan850929@

1.传统的 CCM PFC 结构电路

上图为传统的 CCM PFC 结构电路，在传统的 PFC 电路存在两个控制环。一个是电压环，它被用来调整输出电压；另外一个是电流环，它被用来控制输入电流。输出电压电压与基准电压比较经误差放大器的输出 Verr，Verr 决定了输入电流 Iin 的幅值大小。Verr 乘以正弦波参考信号|Vin|得到正弦输入电流参考信号 Iset。再与检测到的电感平均电流比较产生 PWM 控制信号。在传统的 CCM PFC 中，|Vin|是必不可少的，它用于产生电流控制环中的正弦波输入电压。

更详细结构如下：

2.为了简化控制，省掉乘法器。如图

英飞凌推出了新的控制方式芯片；ICE2PCS01 其经典电路如下；

3.ICE2PCS01 控制原理

下图为 ICE2PCS01 的内部结构图

如上图，该芯片的基本原理如下所述。假设电压环正处于工作状态，输出电压保持恒定，则一个 CCM 升压型 PFC 控制系统的 MOSFET 关断占空比 Doff 可以由下面的公式得到：

Doff=Vin/Vout

从上面的公式可知，Doff 正比于 Vin,它反映了输入电压波形。利用这个，ICE2PCS01 的电压环模块产生一个斜率随 Doff 变化的锯齿波与电流环的低频平均电流 ave(IIN)比较，来调整 PWM。 （电流环的目的在于调整电感电流的平均值，使得它正比于关断占空比 DOFF，从而正比于输入电压 VIN。）这个关系式可以通过前边沿调制方式实现，如下图右图中虚线是 P1 的波形。实线是 P2 的波形。

2. 增强动态响应

图 5

3. 软启动
图 6

该 IC 具有高效的软启动功能，如图 7 所示，该功能可以控制启动电流，使其输入电流幅度连续而渐进地上升到较高的值，直至输出电压达到额定电压的 80%，然后进入正常的控制模式。这一启动过程中的电流波形如图 8 所示。相对于一般的的软启动系统，该系统仅控占空比，输入电流保持正弦，不激活峰值电流限幅。因此升压二极管不会受到因高占空比而形成的大电流的冲击。这个高的浪涌电流将会危及升压二极管，特别对碳化硅升压二极管，因为相对硅二极管来说，碳化硅二极管的峰值电流能力更小。

图 7

图 8

(1)开环保护(OLP)/输入欠压保护

开环意味着反馈环被断开，没有反馈信号进入 IC。在这种情况下，如果没有保护措施，内部的控制电压将会被调节到最大值，IC 将提高占空比以传送最大功率。在这种故障情况下，输出电压仅仅取决于输出电流。在负载较小的情况下，将会产生很高的电压过冲，这将危及到后面的用电设备。该 IC 具有开环保护以对输出电压进行监控，如图 9 所示。一旦 VSENSE 电压低于 0.8V，也就是 VOUT 低于额定电压 16%的时候，就意味着进入了开环状态(VSENSE管脚没有连接)或者输入电压小于额定值。在这种情况下，芯片中绝大多数模块将停止工作。该保护功能是通过阈值电压为 0.8V 的比较器 C3 实现的。图 10 是在高交流电源输入电压和小负载情况下的测试波形。如图所示，一旦出现开环故障，MOSFET 门开关立即停止工作，输出电压没有过冲。

如图所示，一旦出现开环故障，MOSFET 门开关立即停止工作，输出电压没有过冲。该保护也可用于在某些情况下关闭 PFC，例如待机模式等。

图 9

2)输出过压保护(OVP)

增强动态响应模块也具有输出过压保护功能。一旦 VOUT 超过额定电压 5%，输出过压保护 OVP 功能就被激活，如图 5 所示。通过判断 VSENSE 管脚的电压是否大于参考电压

5.25V

就可以实现这一功能。VSENSE 电压高于 5.25V 时，IC 会跳过正常的电压环控制而直接控制占空比使其立刻下降到 0。这将导致输入功率下降，从而使得输出电压 VOUT 下降。

1000W 外围设计

1.电路

1.电流检测电阻 1000W,Il_pk=11A Rsense＜0.68V/Il_pk=0.06 欧姆

我们选择 0.05 欧姆。

2.为限流 R3=220 欧姆。

3.C1 计算（F0=135KHZ,Rfreq=33K）

C1＞ 2π1ms*F0 nf+0.5nf=1.7nF

我们选用 1800pf

4.R4=33K,C2=1uf,C3=0.1uf;

5.工作频率选用 135KHZ，RFREQ 值有下图得到为 33K

（注：专业文档是经验性极强的领域，无法思考和涵盖全面，素材和资料部分来自网络，供参考。可复制、编制，期待你的好评与关注）