功因修正之控制電路

簡化設計與模擬上的方便，先將安定器控制器的功因修正電路獨立出來，

如圖4-5 所示。這個功因控制電路有四個接腳：PFC、ZX、VBUS 與 COMP，

功能分別為：驅動功因修正電路的開關M

PFC

、檢測電感電流過零、感測輸出直 VBUS VBUS

PFC

WDT

WDT

WDT_IN1 WDT_OUT VBUS

4.15v fault_flag

U8

VBUS Cbus

MPFC 10u

IRF830

圖4-7 簡化之功因修正控制電路

S(set) R(reset) Q(output) QB(output) 1 0 1 0

(2) 當開關 M

PFC

關閉時，電感電流開始下降。當下降過零時，變壓器 TX1 的 次線圈會感應而產生一反向電壓，當這電壓超過磁滯比較器 U8 之臨界電 壓時，比較器會輸出邏輯‘1’，比較器 U8 連接到栓鎖器 XL2 的 S 端，使內 部開關M

1

斷開，電流源I

1

重新對電容C

1

充電。同時外部開關M

PFC

又重新 導通。這樣反覆不斷的開與關，達成固定導通時間與電感電流過零時重新 導通的臨界導通控制。開關之時序圖如圖4-9。

I

_LPFC

t Discharge charge

ton toff

t PFC

pin

t ZX

pin

圖4-9 電感電流 I

LPFC

、PFC 開關控制訊號與 ZX 腳之訊號時序圖

為了要能夠穩定輸出電壓與控制導通之時間，所以必須再加入其他電路：

(3) 過壓保護：這個功能就是當輸出直流電壓超過設定之電壓上界時，磁滯比 較器 U10 會輸出‘1’，控制器會暫時關閉外部開關 M

PFC

。因為輸入電壓比 輸出電壓小，所以輸出電壓會慢慢的下降。直到電壓回穩到設定電壓範圍 下界時，透過看門狗計時器(WDT)重新啟動控制器。在此設計中，磁滯比 較器U10 的輸入界限電壓(threshold)為：上界 4.3V、下界 4.0V。外部直流

VBUS 接腳。

(4) 導通時間調節：按照設計，開關 M

PFC

的導通時間是固定的，但此設計的缺 點是在輸入電壓零點附近時，開關頻率會變高而造成比較大的諧波失真 [29]。導通時間調節會在輸入電壓零點附近，增加開關 M

PFC

的導通時間。

此機制是利用內部的轉導放大器 G1(OTA)對外部聯接到 COMP 腳之電容 C

COMP

作充電或放電。當輸入電壓達到高點時，此時輸出電壓也接近最高，

透過VBUS 回授到轉導放大器 G1，此時，電容 C

COMP

會被放電，導致開關 M

PFC

的導通時間縮短﹔另一方面，當輸入電壓在零點附近時，輸出電壓較 低，G1 會對 C

COMP

充電，增加開關導通的時間，如圖4-10 所示。

圖4-10 導通時間調節示意圖

(5) 欠壓重置：當輸入電壓不夠或是中斷時，導通時間調節會適時的增加開關 M

PFC

的導通時間，但是若無止盡的增加導通時間會導致變壓器飽和，所以 在COMP 腳需並聯一個齊鈉二極體 D

COMP

來限制最大的導通時間﹔隨著輸 入電壓的降低，而且導通時間被限制在最大時，輸出電壓會開始降低，當 VBUS 低於 3V 臨界電壓，會使得控制器進入欠壓關閉(UVLO)模式，此時 會將VCC 放電到欠壓關閉模式的臨界電壓(UVLO-)以下。欠壓重置的設計 是一個比較器U7 與栓鎖器 XL3 組成，當輸出電壓透過 VUBS 回授小於臨 界電壓3V 時，會輸出‘1’到 XL3。此時會使內部開關 M

2

導通，將VCC 連 接到地。一但進入了欠壓關閉模式，安定器會在下一次較高輸入電壓時重 新啟動，再使輸出電壓回復預設值。

PFC pin I

LPFC

ｔ

ｔ

(6) 看門狗計時器(Watch Dog Timer:WDT)：當 PFC 控制器因安定器偵測到故

in-out WNOR

U6

in+ in-out

WDT_CLK

in+ in-out

U26A

1 2

U29 in+

in-out WOR

WDT_IN2

在文檔中 電子安定器控制器之研究與設計 (頁 51-56)