智能交错—实现高效AC/DC电源的先进PFC控制器

交错是一种特殊的并联方式，即在两个或多个功率级 (通常称之为相位或通道) 之间存在独特的相位关系，为了保持两级设计所拥有的全部纹波电流消除优势，必须让各个通道彼此间相差180°同差。由于每个通道都是针对处理50%功率而设计的，故同步的中断或失败，尤其是在负载超过最大额定电流的50%时，就可能造成整个设计的崩溃。
 
FAN9612采用飞兆半导体专有的同步方案Sync-Lock，可确保软启动、软中止(Soft-Stop)期间以及所有瞬态和稳态工作条件下近乎完美的180°同步。如果某个故障模式导致一个信道无法工作，内部重启动定时器会被激活，相当于高效的功率限制，可防止此通道提供全额定功率。所有这些同步和安全功能都完全由FAN9612处理，无须功率级冗余设计，从而能实现针对效率、性能和可靠性高度优化的设计。

任何电源设计都要优先考虑启动，PFC转换器也不例外。对大多数PFC应用而言，稳压输出电压设置点在400V 范围之内，故只要有任何电压过冲，尤其是在软启动期间，就会对输出大电容和开关组件造成额外的应力。FAN9612能够解决与启动有关的两大重要问题。第一是能够在整个启动程序期间保持闭环软启动。图1所示为FAN9612专有软启动电路的功能实现及启动程序仿真。

图1  闭环软启动性能

通过把参考电压钳位在误差放大器反馈电压，软启动电容CSS 稍微预充电，加快初始化启动。更重要的是，误差放大器输出直接控制软启动充电电流ISS(VCTRL)。因此，若误差放大器接近饱和，电流源就减小VSS(t)，确保对误差放大器输出电压的良好控制。不管在软启动周期内后级DC/DC 转换器从何处开始消耗 PFC输出的功率，FAN9612都可以在内部调节同相误差放大器输入以避免饱和，确保启动或重启动期间不会因瞬态故障条件而产生电压过冲。

除了闭环软启动工作模式之外，FAN9612还具有通过VOUT电阻分压器网络直接启动的可选功能。对于没有足够的辅助偏置电源电压或待机电源的应用，启动任何高电压IC都必须对VDD电容进行充电，直到电压达到控制IC欠压锁定(UVLO)导通阈值为止。这一般需要额外的电路，因而会增加功耗及降低效率。有些设计人员会采用这种方法：当通过自举偏置(bootstrap bia)电源对PFC控制IC进行供电时，关断启动电路。虽然这种方案有助于降低功耗，但往往需要高侧开关和驱动电路，从而增加外部组件的数目。FAN9612经特别设计，无须外部启动电阻即可启动。在FB和VDD之间增加一个小信号二极管DSTART即可提供一条经过RFB1的电流路径，见图2中的红色虚线。一旦内部5V参考电压有输出，小信号MOSFET QSTART就被开通，电阻反馈网络即从启动功能中解脱出来。另外也可以根据情况，忽略DSTART和QSTART，采用传统的启动方法。

图2  交替式简化启动电路

作者：飞兆半导体公司 Steve Mappus    来源：今日电子／21ic