前沿触发型PFC控制器的启动电流瞬态

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作者：John Bottril
德州仪器


前沿触发型PFC转换器控制器为客户带来了诸多好处。最主要的就是就是控制芯片可以独特的方式运行，即在PFC转换器为输出电容提供电流的同时，下一个转换器将从这一相同的电容上获取电流。这种运行方式使得在运行期间PFC输出电容中的RMS电流被大大降低。
前沿触发型拓扑结构的开关动作是这样的：当时钟的斜坡电压与电流误差放大器输出端的电压交叉时，PFC开关将被开启。
该系统具有一个初始条件问题。当首先为芯片供电时，电流误差放大器输出端的电压就会像输入端一样被钳位至接地。此外，由于反馈结构是专门针对积分放大器的，因此输出端具有有限的dv/dt功能。这就导致了在转换器初始上电时会出现一个大电流瞬态。
根据输出电容的初始预充电状态以及初始输入电压条件，这将会导致在输出端上出现过压条件。
解决这种问题的办法就是添加一个钳位控制初始峰值流限的电路，以使其大大低于设计峰值流限。该钳位会讯速地释放并允许电流峰值限制提高，但到那时电流误差放大器将负责控制功能。
所附电路(图1)显示了该问题的解决方案。该图是关于UCC38500产品说明书第13页的电路—SLUS419。
从VREF到PKLIMIT的电阻R29被分为R29A和R29B两部分。这两个电阻值之和为被分解之前的原电阻值，即与VREF连接的电阻为原电阻值的1/3，与PKLIMIT连接的电阻为原电阻的2/3。所添加的PNP信号晶体管(Q100)的发射极与这两个电阻的交叉点相连，而该晶体管的集电器则连接至接地。晶体管基极与所添加的电阻器(R100)与电容器(C100)的交叉点相连。所添加电容器的另一侧接地，而电阻器的另一侧连接至VREF。R12a 与R12b之间的比率可以确定当电容器被完全充满时晶体管处于关闭状态。
当首先为控制器供电时，所添加电容器C100两端的电压为 0，并将晶体管保持在开启状态，从而使R29A和R29B交叉点的电压接近接地电压。这样就可降低转换器产生的峰值电流限制。由于电容器(C100) 两端的电压会随着流经R100的充电电流的增加而增加，因此R29A和R29B交叉点的电压也会增加，从而允许峰值电流增加(在所添加电路的效应被消除并且峰值电流限制符合初始设计之前都是如此)。C100和R100的选择应遵循以下原则：时间常数要小于PFC或下行转换器上任何软启动电路的值。