L6563/L6563A：高級過渡模式PFC控制器的卓越之選

在電源設計領域，功率因數校正（PFC）控制器的性能直接影響到電源的效率、穩定性和可靠性。L6563/L6563A作為一款高級過渡模式PFC控制器，憑借其豐富的功能和出色的性能，成為眾多電子工程師的首選。本文將深入剖析L6563/L6563A的特點、參數、應用信息及示例，為工程師們在實際設計中提供有價值的參考。

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一、產品概述

L6563/L6563A是一款工作在過渡模式（TM）的電流模式PFC控制器。它在標準TM PFC控制器的基礎上進行了優化，不僅提供了更高的性能，還具備一系列額外的功能。該控制器采用高度線性的乘法器和特殊的校正電路，有效降低了市電電流的交越失真，即使在大負載范圍內也能實現極低的總諧波失真（THD），支持寬范圍市電運行。

功能特點

1. 精確的輸出過壓保護：具備非常精確的可調節輸出過壓保護功能，能有效應對輸出電壓異常升高的情況，確保系統安全。
2. 跟蹤升壓功能：可實現輸出電壓跟蹤市電電壓變化，適用于一些對輸出電壓有特殊要求的應用場景。
3. 反饋環路故障保護：當反饋環路出現故障時，能及時觸發鎖存關機，防止系統因異常而損壞。
4. 級聯轉換器PWM控制器接口：方便與DC - DC轉換器的PWM控制器進行連接，實現系統的協同工作。
5. 輸入電壓前饋：采用(1/V^{2})校正技術，補償了功率級增益隨輸入電壓的變化，提高了系統的動態響應和穩定性。
6. 電感飽和檢測（僅L6563）：能夠檢測升壓電感的飽和情況，一旦檢測到飽和，立即停止PFC階段，保護系統安全。
7. 低啟動電流和靜態電流：啟動電流≤90μA，最大靜態電流5mA，降低了系統的功耗。
8. 圖騰柱柵極驅動器：-600/+800mA的圖騰柱柵極驅動器，在欠壓鎖定（UVLO）期間具有主動下拉功能，可驅動高電流MOSFET或IGBT。

應用領域

• 高端AC - DC適配器/充電器：滿足高端設備對電源性能和效率的要求。
• 臺式電腦、服務器、網絡服務器：為這些設備提供穩定、高效的電源。
• 符合IEC61000 - 3 - 2或JEIDA - MITI標準的開關電源（SMPS），功率超過350W：確保電源符合相關標準，提高系統的兼容性和可靠性。

二、關鍵參數

1. 絕對最大額定值

2. 電氣特性

在不同的工作條件下，L6563/L6563A的電氣特性表現出色。例如，其啟動電流在啟動前最大為90μA，啟動后靜態電流典型值為3mA，工作電源電流在70kHz時典型值為3.8mA。乘法器輸入具有良好的線性度和增益，誤差放大器能實現精確的電壓控制。

三、應用信息

1. 過壓保護

過壓保護是PFC控制器的重要功能之一。L6563/L6563A采用了兩級過壓保護機制，包括動態過壓保護（DOVP）和靜態過壓保護（SOVP）。當輸出電壓突然變化時，通過監測誤差放大器的輸入電流，當電流達到一定值時，觸發相應的保護動作。動態過壓保護在電流超過20μA時觸發，外部功率晶體管關閉，直到電流下降到約5μA以下。如果過壓持續存在，誤差放大器飽和，觸發靜態過壓保護，使外部功率開關保持關閉，直到輸出電壓恢復到正常范圍。這種保護機制的優點是過壓水平可以獨立于輸出電壓進行設置，且檢測精度高，檢測電流的公差為15%。

2. 反饋故障保護（FFP）

反饋故障保護用于應對反饋環路故障或輸出電壓設置錯誤的情況。通過PFC_OK引腳對輸出電壓進行額外監測，當輸出電壓超過預設值時，該引腳電壓達到2.5V，觸發鎖存關機，同時PWM_LATCH引腳置高，停止級聯DC - DC轉換器的工作。此外，PFC_OK引腳還可作為非鎖存的IC停用功能，當引腳電壓低于0.2V時，IC關閉，功耗降低，當電壓高于0.26V時，IC重啟。

3. 電壓前饋

PFC預調節器的功率級增益隨輸入電壓的平方變化，這會導致系統的開環增益交越頻率發生變化，影響系統的控制動態。電壓前饋功能通過引入與輸入電壓有效值成比例的電壓，經過平方/除法電路（(1/V^{2})校正器）處理后，提供給乘法器，補償了增益隨輸入電壓的變化。這樣，當輸入電壓變化時，乘法器輸出的半正弦波幅度會成反比變化，使電流參考適應新的工作條件，無需依賴誤差放大器的緩慢動態響應。同時，系統的環路增益在整個輸入電壓范圍內保持恒定，提高了系統在低輸入電壓下的動態性能，簡化了環路設計。

4. THD優化電路

L6563/L6563A配備了特殊的THD優化電路，有助于減少交流輸入電流在市電電壓過零點附近的傳導死區角（交越失真），從而顯著降低電流的總諧波失真（THD）。該電路通過在市電電壓過零點附近增加功率開關的導通時間，使PFC預調節器處理更多的能量，減少能量傳輸缺失的時間間隔，并充分放電橋式整流器后的高頻濾波電容。

5. 跟蹤升壓功能

在某些應用中，調節PFC預調節器的輸出電壓使其跟蹤輸入電壓的有效值，而非固定值，具有一定的優勢。通過在TBO引腳和地之間連接一個電阻，可實現跟蹤升壓功能。TBO引腳的直流電平等于MULT引腳電壓的峰值，代表市電的有效值。電阻定義的電流被內部鏡像并從誤差放大器的INV引腳吸入，從而使輸出電壓隨輸入電壓的變化而變化。為避免輸入電壓超過最大值時輸出電壓異常升高，TBO引腳電壓被鉗位在3V。

6. 電感飽和檢測（僅L6563）

升壓電感的硬飽和可能會對PFC預調節器造成致命影響。L6563在電流檢測引腳（CS）上配備了第二個比較器，當該引腳電壓超過1.7V時，停止并鎖存IC，同時PWM_LATCH引腳置高，停止級聯DC - DC轉換器的工作。只有在重新輸入電源，使L6563和PWM控制器的Vcc電壓低于各自的UVLO閾值后，系統才能重新啟動，大大提高了系統的安全性。

7. 電源管理/內務管理功能

L6563/L6563A提供了多種接口和功能，方便與級聯DC - DC轉換器的PWM控制器進行協調工作。PWM_LATCH引腳用于在PFC失去對輸出電壓的控制或電感飽和時，停止級聯DC - DC轉換器的工作；PFC_OK引腳可用于在輕載時使PFC階段停用，降低無負載輸入功耗；PWM_STOP引腳與RUN引腳配合使用，可抑制PFC階段和級聯DC - DC轉換器的PWM活動。這些功能可用于實現電源的啟動和停止控制、軟啟動、過壓保護等多種應用場景。

四、應用示例

1. 80W寬范圍市電PFC預調節器（跟蹤升壓功能）

該示例展示了一個具有跟蹤升壓功能的80W寬范圍市電PFC預調節器的設計。通過合理選擇電路參數，實現了輸出電壓跟蹤輸入電壓的變化，適用于對輸出電壓有特殊要求的應用場景。

2. 250W和350W寬范圍市電PFC預調節器（固定輸出電壓）

這兩個示例分別展示了250W和350W寬范圍市電PFC預調節器的設計，輸出電壓固定為400V。通過優化電路設計和參數選擇，確保了系統的高效穩定運行。

五、總結

L6563/L6563A作為一款高級過渡模式PFC控制器，具有豐富的功能和出色的性能，適用于多種功率等級和應用場景。其精確的過壓保護、跟蹤升壓功能、電壓前饋、THD優化等特性，為工程師們提供了一個可靠、高效的電源設計解決方案。在實際應用中，工程師們可以根據具體需求，合理選擇電路參數和功能，充分發揮L6563/L6563A的優勢，設計出性能卓越的電源系統。你在使用L6563/L6563A進行設計時，遇到過哪些挑戰呢？又是如何解決的呢？歡迎在評論區分享你的經驗。