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Mouser 零件编号：
726-TDA48632G
制造商零件编号：
TDA4863-2G
Infineon Technologies
功率因数校正 - PFC BOOST CONTROLLER FOR HI PWR FACTOR/LW THD
图像仅供参考请参阅产品规格
功率因数校正 - PFC
30 kHz to 300 kHz
最大工作温度:
封装 / 箱体:
Infineon Technologies
最小工作温度:
PFC Power Supply Controller
零件号别名:
SP TDA48632GXT TDA48632GXUMA2
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昴氏(上海)电子贸易有限公司
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基于TDA4863-2的单级PFC反激LED电源设计与仿真
LED是一个非线性器件，正向电压的微小变化会引起电流的巨大变化;LED是一个半导体二极管，其伏安特性随温度变化而变化(-2mV/℃),假如温度升高，在恒压驱动下LED的电流会增加。长期超过额定电流工作，会大大缩短LED的使用寿命。而LED恒流主要目的是当输入或输出电压变化时，确保其工作电流不变。为了保证LED产品的优势，针对不同功率段的LED电源，必须选择合适的拓扑结构使LED驱动电源达到高效率，高可靠性，满足安规，EMI相关标准及低成本要求。对于15W-90W中小功率LED驱动电源通常选用结构简单的反激式拓扑。根据EN的C类标准，所有照明产品必须达到其要求，使得单级PFC反激架构在LED照明市场得到了迅速发展，由于其功率转换效率高系统成本低，体积小在LED照明领域获得了广泛的应用。
1 工作原理分析与设计
1.1 TDA4863-2芯片简介
TDA4863-2是英飞凌半导体公司(Infineon)推出的一款功率因数校正(PFC)控制器[1]。它工作于准谐振模式，功率因素可以达到接近1,启动电流小，内部集成图腾柱可以驱动大电流MOSFET。TDA4863-2嵌入了电流总谐波失真(THD)优化电路，在全电压输入条件下也可以有效控制AC输入电流的交越失真和误差放大器的输出纹波失真，从而提高功率因数，降低输入电流总谐波失真。该芯片主要应用于前级PFC校正电路，本文中将其应用于单级PFC反激架构。
1.2 基于TDA4863-2单级反激LED驱动电源设计与原理分析
TDA4863-2的单级PFC反激电源原理图如图1所示，交流电压经过EMI和整流单元后流入电容C1，电容C1的容量可以选择很小的金属化薄膜电容，使得C1两端的电压100Hz/120Hz波形(取决于输入电压频率)，该电压可近似表示为：
其中&=&t， VPK为输入电压与2的平方根乘积。
图1：临界模式单级PFC反激式电路结构图
该电压经过R5,R6电阻分压后流入IC的MULT脚，该电压与COMP脚的信号的乘积为内部乘法器的输出信号Vref。乘法器输出的信号也是经增益系数变换后的全波整流正弦半波(误差信号)，而且被用作输入电流的参考。
在开关管导通时刻，初级绕组NP中的电感电流IPKP线性上升，CS引脚检测R19电阻电压，当R19两端电压Vs上升到Vs=Vref时，此时R19两端电压Vs=IPKP*R19，GD输出低电平信号，使开关管Q4关断，则
在图2中的波形，Vref是乘法器输出信号，该信号被送到内部比较器同相输入端，负相输入端则连接到CS端，当GD输出高电压时，MOSFET导通，电感电流斜升，直到信号达到Vref的电平。在此点上，内部逻辑电路会改变状态并使GD输出低电平，断开MOSFET，电流斜降直到降为零。ZCD零电流检测电路则测量辅助绕组(Nb)两端的电压,当它的电压降到ZCD阈值1.5V时，在此刻，GD输出高电平信号，电流再次斜升.
由图2可以看出，初级电感电流是三角波变化，峰值电流包络为正弦波，整流桥后的电流是整个开关周期的每个三角波的平均值，则其大小表示为[2]：
设K=Vpk/VR，D为占空比，VR为反射电压=匝比(N)*(Vout+VF)
由式(3)得知，当K为0时，Iin(wt)为正弦波，但随着K的增大，Iin(wt)偏离正弦波越严重。反激拓扑即使在理想情况也不可能使功率因素为1，由于K为0，那么反射电压VR则需要为无穷大。也可以从式(3)得知，若要得到更高的功率因素，则需要更高的反射电压VR，即增加变压器匝数比N=NP/NS，但由于MOSFET的应力问题VR的设计需要适中,使MOSFET的额定电压必须高于VDS电压。本设计中匝比n=3.8,反射电压约为190V，故选择800V的MOSFET。
图2：临界模式变压器中的初级电流变化
2. 恒流反馈分析
本设计中的恒流反馈区别于常见的恒流反馈，如图4所示。此反馈设计相比传统使用CV/CC
IC设计的恒流反馈电路有以下优点，其一减少元件器个数降低BOM的成本，其二反馈响应时间快无过冲，其三此设计具有短路保护功能，在输入300VAC时，若输出短路，测得输入功率小于1.8W，波形如图3所示。次级绕组电流升高，电流互感器检测此电流高于预设定值时，CT1的Vo端输出高电平送到IC的INV脚，MOSFET关断(见图3)。其工作原理是使用一个电流互感器检测二次测绕组的三角波电流，经过整流滤波后送到TDA4863-2的INV引脚进行精确的电流控制。
图3：300Vac输入时输出短路保护波形
图4：输出整流滤波和恒流反馈电路
3. 电流互感器设计
根据电流互感器特点，一般选择高?材料的磁芯，使激磁电流尽量小。原边通常选择1匝方便作业，Ns增加，电流互感器误差减小，取样电阻的损耗也减小，但随着Ns地增加，成本也会增加。
进入21世纪以来，随着摩尔定律的失效大限日益临近，寻找半导体硅材料替代品的任…
() () () () () () () () ()PFC作用_百度文库
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PFC[浏览次数：约5419次]
　　目前的PFC有两种，一种为被动式PFC（也称无源PFC）和主动式PFC（也称有源式PFC）。
　　被动式PFC
　　被动式PFC一般采用电感补偿方法使交流输入的基波电流与电压之间相位差减小来提高功率因数，被动式PFC包括静音式被动PFC和非静音式被动PFC。被动式PFC的功率因数只能达到0.7～0.8，它一般在高压滤波电容附近。
　　主动式PFC
　　而主动式PFC则由电感电容及电子元器件组成，体积小、通过专用IC去调整电流的波形，对电流电压间的相位差进行补偿。主动式PFC可以达到较高的功率因数──通常可达98%以上，但成本也相对较高。此外，主动式PFC还可用作辅助电源，因此在使用主动式PFC电路中，往往不需要待机变压器，而且主动式PFC输出直流电压的纹波很小，这种电源不必采用很大容量的滤波电容。
　　功率因数(简称功因)修正的基本目的是在提高电源的可用率.
　　(Ⅰ)& 当电器负载具高电容性或电感性或电流波形非弦波时,其功因将远低于1,致使部分功率反馈回电源传输线上.因此增加传输线的负荷和谐波干扰.
　　(Ⅱ)& 有了功因修正,将可降低电源之设备容量及减少谐波干扰,所以功因修正为电器产品中一重要参考量及必须具备的功能.
　　改善功率因数的好处主要有下列六项:
　　(Ⅰ)& 可充分利用电源的设备容量.
　　(Ⅱ)& 降低峰值电流.
　　(Ⅲ)& 降低谐波成分.
　　(Ⅳ)& 延长直流侧滤波电容的寿命.
　　(Ⅴ)& 输入变压器可较小.
　　(Ⅵ)& 避免三相输配线之中性线焚毁.
PFC的几种新方法探讨
　　1 充电泵无源PFC
　　目前在荧光灯交流电子镇流器中，采用了几种无源PFC电路，其作用是增加整流二极管的导通角，使AC输入电流平滑和连续。在低功率开关电源（SMPS）中也可以采用PFC技术，电路带PFC功能。TDA/6846是亿恒公司生产的支持低功率待机（standby）的PWM控制IC，在桥式整流器（D1~D4）和平滑电容器（C7）之间，L8、D8和C8等组成电流供给泵电路（起PFC作用）。
　　2 带非正弦波电流的数字PFC
　　PFC控制IC的有源PFC预变换器，在桥式整流器输入端产生与AC电压同相位的正弦波AC电流。事实上，一个AC输入同相位的非正弦波电流，通过合理控制电流波形上升沿和下降沿时刻及幅度，同样能使高次谐波含量符合标准限制要求，系统功率因数非常接近于1。例如，对于50HZ的AC输入电压，在半周期（10MS）内产生呈凸字形的非正弦波电流，利用付立叶变换得到的各个奇次谐波量值与标准比较。这种最大值为5A的电流波形，相应于1000W的输入功率其基波电流为4.3A，三次谐波电流为1A，标准限制值是2.3A。其它各个奇次谐波电流含量，都低于标准规定要求。
　　3 在线（on_line） UPS PFC
　　低功率范围的UPS大多都被连接到110V/220V的单相AC线路。若沿用传统的全波整流和平滑电容器滤波电路作为输入级，无疑会产生非正弦波AC输入电流，系统功率因数仅为0.5~0.65。带PFC的在线UPS输入级电路，采用了与常规有源PFC升压变换器拓扑不同的解决方案，产生± 400V的DC母线电压，为后随逆变器供电。
有源PFC的缺点
　　1 、当欧洲 EN 的谐波规范越来越严格时，电感量产的质量需提升，而生产难度将提高。
　　2 、沉重重量增加电源供应器在运输过程损坏的风险。
　　3 、原料短缺的风险较高。
　　4 、如电源内部结构固定的不正确，容易产生震动噪音。
　　5 、当电源供应器输出超过 300 瓦以上，被动式 PFC 在材料成本及产品性能表现上将越突出其不可克服的多种的缺陷。
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