CM6800电源控制器及其在大功率开关电源中的应用

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1、新特器件应用CM6800 电源控制器及其在大功率开关电源中的应用马国胜 1 , 田野 2( 1. 解放军电子工程学院 ,安徽 合肥 230037 ; 2. 解放军炮兵学院 ,安徽 合肥 230031)摘要 : CM6800 是美国 CMC 半导体公司生产的新一代单片 PFC + PWM 控制器 , 该芯片采用了 LETE(同步前沿 PFC/ 后沿 PWM 技术) 等多项专利技术 , 从而减小了电路中的滤波电容值且不再需要前 馈电阻 , 同时具有绿色模式 、软启动 、故障检测 、欠压 、过压保护等功能 , 其主动式 PFC(功率因子校 正) 可使功率因子接近于 1 。文中介绍了 CM6800 的

2、主要特点 、引脚功能及内部结构 ,给出电压模式 及电流模式的应用电路 。关键词 : PFC ;分类号 : TN86PWM; 大功率开关电源 ; 占空比 ; 谐波干扰文献标识码 :B文章编号 : 1006 - 6977 ( 2004) 01 - 0038 - 05CM6800 Po werSupplyController andAppl ication High - po werinS witched Mode Po werSupplyMAGuo-sheng ,TIAN YeAbstract : The new generation s si ngle slice the PFC + PWM C

3、M6800 is released by the United States CMC com2 pany. It has adopted many patent techni que of the LETE , decreased filter capacity i n circuits ,No longer need fore - feed resistance , and have the green mode , soft start , failure exami nation , under volta ge and over voltage p rotection function

4、 and so on. The active PFC makes the power factor approxi mate to 1. The characteristics and pi n functions and i nternal construction of CM6800 are i ntroduced , and the a pplied circuit i n voltage mode andcurrent mode is p rovided.Key words : PFC ;PWM;hi gh - power switch Power supply ;duty cycle

5、节省无功功耗和元件成本 。另外 , 也可提供全面保护 (如电压保护 、过压保护 、过流保护 、短路保护及过 热保护等) 功能 ,其主动式的 PFC(功率因子校正) 可 使功率因子接近 1 。CM68xx 系列和 CM69xx 系列涵盖 了从 50W 到 5000W 的应用 ,这使得它们可以广泛地应用于 PC 电源 、空调 、大屏幕彩电 、监视器 、UPS、ACadaptor 等众多需要开关电源的应用领域 。CM6800 与引言美国 CMC 半导体公司推出的单片 PFC + PWM 控制器 CM68xx 和 CM69xx 系列产品 , 由 于 采 用 了 LETE(上升沿调制 PFC/ 下降沿调

6、制 PWM) 和 TM(增 益调制技术) 等专利技术 , 从而使 CM68xx 和 CM69xx 这两种系列芯片的增升电容可以做到非常小 , 从而1控制电路 。由行逆程变压器高压绕组检测的 ABL 电压经三极管放大后加于 43 脚 ; 而末级视放检测出的 反应 CRT 阴极电流变化的黑电流校准电压则加于44 脚以对 CRT 的亮度进行自动校准 。高清晰度电视中得到了越来越广泛的应用 。参考文献1陈谋忠 . 大屏幕彩电原理与维修M.都科技大学出版社 ,1996.成都 :成白军祥 ,顾能 ,田会强. 数字处理大屏幕彩色电视2结束语由于 TDA9332H 的所有功能均由 I2C 总线控制 , 且应用

7、简单 、外围元件少 ,功耗低 、性价比高 。因此 , 该芯片在各种高档电视如逐行扫描彩色电视和数字5机维修丛书M.2001.沈阳 :辽宁科学技术出版社 ,收稿日期 : 2003 - 06 - 09咨询编号 : 040113 CM6800 电源控制器及其在大功率开关电源中的应用- 39 - CM6903 的软启动电流仅为 100A , 其中 CM6800 采用 DIP16 封装 , CM6903 为 SIP9 封装 , 它们均具有极 高的性价比 。本文仅介绍大功率产品 CM6800 的结 构 、特点及应用 。波电流 ;具有平均电流控制模式 , 同时具有连续或非 连续工作模式的 boost 型前沿

8、 PFC ;内含 VCC OVP 比较器 ,可低功率检测 ;PWM 电路既可以采用电流模式 , 也可以采用 电压模式工作 ;可通过电流反馈增益调节器改善电路的噪声 影响 ; 内部含有断电保护 、过压保护 、欠压锁定( UVLO) 、软启动及电压参考电路 。2CM6800/ 1 的主要特点CM6800/ 1 内含脉宽调制控制器 , 能促进小型低成本大容量电容在开关电源设计中的应用 。同时该产品还可降低电力线路负载 ,减小场效应管的应力 ,从而设计出完全符合 IEC -电源产品 。CM6800/ 1 的主要特性如下 :PWM 部分添加了反向限流 ;23V Bi - CMOS 处理 ;2 规范的开关

9、1000 - 3 -3CM6800/ 1 的引脚功能及参数3. 1 引脚功能CM6800/ 1 电源控制器具有 SOP - 16 ( S16) 和 PDIP - 16 ( P16) 两种封装形式 , 两种封装的工作温度 范围均为 - 40 + 125 , 图 1 所示是 CM6800/ 01的引脚排列图 。表 1 给出了它们各引脚功能及该脚 的工作电压 。通过 VIN O K可保证以 2. 5V 而不是 1. 5V 运作 PWM;具有同步的前沿 PFC 及后沿 PWM;为超快 PFC 响应提供有高转换率误差放大 器 ;具有低启动电流 ( 100A type . ) 和低工作电流( 3. 0mA

10、 type . ) 特性 ;低 THD 、高 PF ;利用 PFC 与 PWM 之间的存储电容可减小纹3. 2主要参数CM6800/ 1 的主要参数如下 : 器件最高工作电压 Vcc 为 23V ; PFC 最大输出电流为 1A ; PWM 最大输出电流为 1A ; - 40 - 国外电子元器件2004 年第 1 期2004 年 1 月4CM6800/ 1 的内部结构原理CM6800/ 1 的内部结构框图如图 2 所示 , 它由一个平均控制电流以及连续的 boost 同步前沿 PFC 和后沿 PWM 组成 , 其中 PWM 既可用于电流模式又可 用于电压模式 。而在电压模式中 , 与 PFC

11、输出相接的前馈控制电路可改善 PWM 的线性控制规则 ; 在 电流模式中 , PWM 通常用下降沿 (后沿) 调制方式 , 而 PFC 则用上升沿 (前沿) 调制 。这种前 、后沿调制 专利技术的运用使得 PFC 的误差放大器具有较宽 的带宽 , 而且能够有效地减小与 PFC DC 端相连的电容的尺寸 。CM6800/ 1 具有功率因数校正和大量的保护功 能 ,其中包括软启动 、PFC 过压保护 、峰值电流限制 、 断电保护 、占空比限制及欠压锁定等 。由图 2 可知 , PFC 部分由增益调节器 、电压误差放大器 、电流误差放大器 、过压比较器 、PFC 限流比 较器 、电压参考电路及振荡器

12、等组成 。其中增益调 节器是 PFC 的主要部分 , 它可以对干线电压波形 、 频率 、RMS 线上电压 、PFC 输出电压以及整个电流反 馈的响应进行控制 。PWM 部分由脉宽调制器 、PWM图 1 SOP - 16 ( S16) / PDIP - 16 ( P16) IAC最大输入电流为 1mA ; IREF 最大输入电流为 10mA ; PFC、PWM 的输出电压范围均为 ( GND - 0. 3) ( VCC + 0. 3) V ; IEAO 脚的电压为 04. 5V ; 片内振荡器的振荡频率 :25 ) ;6675. 5kHz ( TA = PFC 占空比范围为 095 % ; PW

13、M 占空比范围为 049. 3 % ; 软启动电流典型值为 100A ; 操作电流典型值为 3. 0mA ; 欠压锁定门限电压典型值为 13V。图 2CM6800/ 1 内部结构框图 CM6800 电源控制器及其在大功率开关电源中的应用- 41 - 图 3 典型的后沿控制系统限流比较器 、VIN O K比较器 、PWM 控制 ( RAMP2) 电路 (电流模式及电压模式) 、软启动电路 、占空比限制 电路及直流限流比较器等组成 。这一部分最重要的问题是和 PFC 部分的内部同步问题 , 其同步特性简 化了 PWM 的补偿电路 , 它主要靠 PFC 的输出电容 (即 PWM 输入电容) 来对纹波

14、进行控制 , 而且 PWM 的工作频率与 PFC 相同 。CM6800/ 1 突 出 的 优 点 是 采 用 了 同 步 的 前 沿PFC 和后沿 PWM 调制技术 。PWM 的后沿调制是在 系统时钟的后沿开关将要接通时进行的 。其方法是图 4 典型的前沿控制系统将误差放大器的输出和调制的斜坡电压进行比较 ,然后在开关接通期间确定其后沿调制的有效占空 比 ,图 3 所示是其后沿调制示意图 。而前沿调制是在系统时钟的前沿开关断开时进行的 , 其方法是当调 制斜坡电压达到误差放大器输出电压时 ,开关接通 , 并在开关断开期间确定前沿调制的有效占空比 , 图4 所示是其前沿调制原理示意图 。 这种控

15、制技术的优点之一是只需要一个系统时钟 , 开关 1 ( SW1) 断开和开关 2 ( SW2) 接通可在同一 瞬间将瞬时的“no - load”周期减至最小 ,从而通过开图 5 CM6800/ 1 芯片以电流模式的应用电路 - 42 - 国外电子元器件2004 年第 1 期2004 年 1 月关作用得到较低的纹波电压 , 同时在同步开关作用下减小前端的纹波电压 。采用这种方法 ,可将 120Hz的 PFC 的输出纹波电压改善 30 % 。模式应用时 , RAMP2 端和一个 RC 定时电路 ( R62 、C50) 连接在一起 ,可产生一个斜坡电压 ,其最小值为0V ,最大值约为 5V。需要说明

16、的是 :应用与 PFC 输出 相连接的前馈电路可为 PWM 提供一个理想的周期 斜坡信号 , 这对改善其线性规则的准确性和响应有 一定帮助 。参考文献5CM6800/ 1 的应用CM6800/ 1 集成芯片可广泛应用于大功率开关电源中 ,图 5 是 CM6800/ 1 芯片以电流模式工作的应用电路 ,图 6 是芯片工作在电压模式的应用电路 。在 电流模式应用中 , RAMP2 端的信号可直接从电流感 应电阻 R19 得到 , 且在变换器的输出期间为一个典 型的电流 。同时 ,DCIL IMIT可用于提供周期性的限制电流 ,在该应用中 ,它可直接和 RAMP2 连在一起 ,而且DCIL IMIT输入还可用于输出进行过流保护 。而在电压1 MicroLi near. ML4824 Combo Controller AM.pplications2 MicroLi near. Power Factor Correction and PWMController Combo M.收稿日期 : 2003 - 06 - 16咨询编号 : 040114图 6 CM6800/ 1 芯片以电压模式的应用电路