L4984D：CCM PFC控制器的卓越之選

在電力電子領域，功率因數校正（PFC）技術對于提高電源效率、減少諧波污染至關重要。今天我們要深入探討的是ST公司推出的L4984D，一款采用線調制固定關斷時間（LM - FOT）控制的電流模式PFC控制器。

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1. 器件概述

1.1 基本信息

L4984D有L4984D（SSOP10封裝，管裝）和L4984DTR（卷帶封裝）兩種版本。它適用于CCM模式下的升壓PFC預調節器，功率范圍從幾百瓦到1千瓦以上，能滿足IEC61000 - 3 - 2和JEIDA - MITI標準要求。

1.2 特性亮點

• LM - FOT控制：專有的LM - FOT調制器使升壓PFC轉換器在CCM模式下實現近固定頻率運行。
• 低THD設計：獨特的乘法器設計可降低交流輸入電流的總諧波失真（THD）。
• 快速輸入電壓前饋：具有快速“雙向”輸入電壓前饋（ (1/V^{2}) 校正）功能，提升系統動態響應。
• 多重保護功能：包括準確可調的輸出過壓保護、反饋環路故障保護、電感飽和保護、交流欠壓檢測等。
• 軟啟動功能：限制峰值電流，防止初始周期中磁通量失控。
• 強大的柵極驅動： - 600 / + 800 mA圖騰柱式柵極驅動器，在欠壓鎖定（UVLO）期間具有主動下拉和電壓鉗位功能。

2. 框圖與引腳功能

2.1 電氣框圖

其電氣框圖展示了各個功能模塊的連接關系，包括電壓調節器、LM - FOT調制器、乘法器、定時器等。這些模塊協同工作，實現對PFC預調節器的精確控制。

2.2 引腳功能

3. 電氣特性

3.1 電源電壓相關特性

• 工作范圍： (V{CC}) 工作范圍為10.3 - 22.5 V，開啟閾值 (V{CCOn}) 為11 - 13 V，關閉閾值 (V_{CCOff}) 為8.7 - 10.3 V。
• 啟動電流：啟動前 (V_{CC}=10 V) 時，啟動電流典型值為65 μA。
• 靜態電流：開啟后不同條件下，靜態電流在200 μA - 6 mA之間變化。

3.2 乘法器特性

• 輸入偏置電流： (V_{MULT}=0 - 3 V) 時，輸入偏置電流在 - 0.2 - - 1 μA之間。
• 線性工作范圍： (V_{MULT}) 線性工作范圍為0 - 3 V。
• 增益：增益 (K_{M}) 在0.248 - 0.360 V之間。

3.3 誤差放大器特性

• 輸入閾值： (T{j}=25^{circ}C) 時， (V{INV}) 電壓反饋輸入閾值為2.475 - 2.525 V。
• 增益和帶寬：開環電壓增益為60 - 80 dB，增益帶寬積約為1 MHz。

3.4 其他特性

還包括電流檢測比較器、電感飽和檢測、軟啟動、柵極驅動器等方面的電氣特性，這些特性共同保證了芯片的穩定運行。

4. 典型電氣性能

通過一系列圖表展示了芯片在不同條件下的性能，如IC功耗與 (V{CC}) 、 (T{j}) 的關系，各種電壓閾值與 (T_{j}) 的關系等。這些數據有助于工程師在不同工作環境下準確評估芯片的性能。

5. 應用信息

5.1 工作原理

L4984D采用傳統的“峰值”電流模式控制，通過調節MOSFET的導通時間 (T{ON}) 和關斷時間 (T{OFF}) 來實現固定開關頻率。根據電感的伏秒平衡方程，當 (T{OFF}) 與市電瞬時電壓成比例變化時，開關周期 (T{SW}) 保持恒定。

5.2 過壓保護（OVP）

通過PFC_OK引腳監測輸出電壓，當電壓超過預設值（通常為2.5 V）時，停止柵極驅動活動，直到電壓降至2.4 V以下。

5.3 反饋故障檢測（FFD）

當PFCOK引腳電壓超過2.5 V且INV引腳電壓低于1.66 V時，判定為反饋故障，芯片進入鎖定關機狀態，需重啟 (V{CC}) 才能恢復正常。

5.4 電壓前饋

輸入電壓前饋通過一個與輸入均方根電壓成比例的電壓信號，經平方/除法電路（ (1/V^{2}) 校正器）處理后，提供給乘法器，以補償線路電壓變化引起的增益變化。L4984D通過兩個外部元件（ (C{FF}) 和 (R{FF}) ）實現了新的電壓前饋，有效減少了時間常數的權衡問題。

5.5 軟啟動

在啟動或自動重啟保護觸發后，芯片通過內部上拉MULT引腳電壓至約4.1 V，降低乘法器輸出，延長功率開關的關斷時間，從而減少涌入電流和電感飽和風險。軟啟動激活時間為300 μs。

5.6 電感飽和檢測

當電流檢測引腳（CS）電壓超過1.7 V時，判定電感飽和，芯片停止工作，經300 μs后由內部啟動電路重啟，以保護電感、MOSFET和升壓二極管。

5.7 THD優化電路

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，減少交流輸入電流的導通死區角，從而降低THD。為充分發揮其作用，應盡量減小橋整流器后的高頻濾波電容。

5.8 電源管理和內務功能

可通過PFC_OK引腳與DC - DC轉換器控制器通信，實現輕載時的關機功能。同時具備欠壓保護功能，當VFF引腳電壓低于0.8 V時，芯片關機，電壓回升至0.88 V以上時重啟。

6. 封裝機械數據

L4984D采用SSOP10封裝，文檔提供了詳細的封裝尺寸信息，方便工程師進行PCB設計。

總結

L4984D作為一款功能強大的CCM PFC控制器，具有眾多先進特性和完善的保護功能。其獨特的LM - FOT控制和電壓前饋技術，使其在不同輸入電壓和負載條件下都能實現穩定的固定頻率運行和低THD。工程師在設計CCM模式的升壓PFC預調節器時，L4984D是一個值得考慮的優秀選擇。你在使用類似PFC控制器時遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區分享你的經驗。