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ME8401
ME8401
产品名称 : ME8401
产品编号 : ME8401
价格:
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ME8401
详细描述:
一、 芯片介绍与注意事项
基本介绍
ME8401是一款专门针对功率因数校正而设计的控制芯片。主要针对300W以内开关电源、适配器 、充电器而设计。全电压范围内可以轻松做到非常高PF值、很小的总谐波失真电流(THD)。内部的乘法器带有最优化的THD专门电路,能有效地控制AC输入电流的交越失真和误差放大器输出纹波失真,从而提高功率因数和降低(THD)。

1、主要特点
● 宽电源电压范围(10.5-21V)、内部THD优化电路
● 极低的启动电流(110uA)和工作电流(1.8mA)
● 峰值电流控制模式(工作在临界TM状态)
● 推挽式驱动输出,高达+800mA/-600mA的驱动电流
● 内部参考电压精度为1%以内
● 可调的外部过电压保护,能有效的处理开机和负载变化时产生的过电压
● 内置电流检测低通滤波器
● 封装形式:SOP-8 、DIP-8



二、 各脚功能、调试中注意事项
1、COMP脚
差分放大器的输出脚。用来做频率补偿,通常在输出端和反向输入端之间并联一个反馈电容来实现。差分放大器的带宽非常的低,因为差分放大器的输出周期必须始终大于线性频率的半个周期(差分放大器的频率低于100Hz(线性频率的一半周期),才能获得高功率因数。差分放大器的动态输出,箝位在2-5.8V之间,箝位的目的是使差分放大器能在过电压低压饱和状态和过电流高压饱和状态中快速恢复。芯片拥有两级过电压保护功能(OVP),通过连接到差分放大器的输出脚来实现。一旦过电压,差分放大器的输出会趋向于低饱和状态,但是差分放大器的响应速度非常慢,因此要花比较长的时间才进入饱和状态。另一方面,一旦过压必须马上校正过来。因此,就很有必要需要一个快速的过压检测器,在稳定状态下,通过RA的电流和通过RB的电流是相等的,因为补偿电容不能流过直流电流的(同时差分放大器的反向输入端也呈现高祖状态)。
最大过压保护点设置公式如下:
             
                         Iovp=(Vo-2.5)/RA=2.5/RB (Iovp为40uA)

当输出电压突然升高时(由于负载突变),通过RA的电流也增大,但是通过RB的电流不会变大,因为RB上的电压在内部固定为2.5V,不是因为E/A慢。增大的电流通过反馈电容流入到差分放大器的低阻抗输出端,增大的电流将被检测到。在这种情况下,两种步骤将发生。当增大的电流达到37uA时,乘法器的输出电压将减少,导致从电源输入的能量也减少。以此来减小输出电压的上升速率。在某些情况下,这种“软制动”功能可以避免输出电压过度偏离设定值。尽管有软制动的存在,有时输出电压也会过度的增加,一旦流入差分放大器的电流达到40uA,“紧急制动”将发生。乘法器的输出将被拉低到地电平,于是输出关断同时外部MOSFET也关断。同时内部启动电路也关闭。由于电流比较器有迟滞功能,直到输入差分比较器的电流小于10uA时,电压拉低才结束,输出状态得以激活。在动态OVP时,由于存在软制动和紧急制动,他们能处理大多数负载变动引起的电压波动,但是不能提供完善的保护。事实上, “软制动”和“紧急制动”容易受到输出电压变化的影响(称为动态变化) ,并不能使输出电压稳定,例如发生在负载断开的状况。上面提到差分放大器在饱和时可以触发静态OVP,如果过压时间过长以致差分放大器的输出电压小于2.25V(差分放大器的线性动态为2.5V),保护功能将被触发。并且关断输出,使外部MOSFET停止工作,同时关断一些内部模块,使静态工作电流减小到1.4mA。当差分放大器的输出回到它的线性区域时,芯片又被重新激活。
2、INV脚
反馈电压输入端。INV反馈阈值电压为2.5V左右。通过外部的分压电路连接到输出主线上,升压后的直流电压Vo经过电阻分压和内部的参考电压比较,以此来调节内部控制器,使输出电压得以稳定。画PCB时注意尽量远离功率地线。
最大输出电压计算公式:




VO:输出PFC电压 INV: 阈值电压为2.5V
RA: 反馈上偏电阻(DEMO中为R12~15) RB: 反馈下偏电阻(DEMO中为R18~19)
DEMO中上偏电阻为1MΩ,下偏电阻为6.56KΩ,代入式中计算得VO为384V。
3、MULT脚
乘法器有两个输入端:第一个输入端输入的信号是经过分压后的即时线电压(整流后的电压),第二个输入端输入的信号是差分放大器的输出端。如果这个电压持续不变(持续时间超过线性频率的一半,即小于100Hz),乘法器输出波形的包络就是一个整流后的正弦波。乘法器输出的信号将被作为电流比较器的参考信号,电流比较器的输出用来控制MOSFET每个周期的峰值电流。
4、CS脚
CS是电流采样脚。电流比较器通过一个电流检测电阻(R17源极电阻)获取一个电压信号,通过和乘法器的输出信号进行比较,来决定外部MOSFET的关断时间。PWM锁存功能避免噪音对开关管MOSFET误开关。乘法器的输出被箝位在1.7V(典型值),一旦电流检测电阻上的电压超过此值(1.7V)限流功能将发生。
5、ZCD脚
当通过升压电感的电压反向时,零电流检测(ZCD)模块开通外部MOSFET,并且要在通过升压电感的电流变为零后才开通MOSFET。只有当这两个条件都满足时,才会运行在临界模式。电流流动时,过零检测信号可以通过升压电感上一个辅助绕组获得。当然,在启动阶段,过零点检测还没有信号,需要一个辅助电路来开通外部MOSFET。通过内部启动电路来实现,内部启动模块就会产生一系列的脉冲波形,用来驱动MOSFET的门极,MOSFET管工作起来后就会产生信号给ZCD电路。 启动器重复启动时间大大超过70us(大约14KHz)(最大的启动频率在设计时需要考虑到)。过零检测ZCD引脚也用来触发使能模块。如果这个引脚上的电压低于150mV芯片将被关断。同时,芯片的损耗也将降低。为了使芯片重新工作,这个引脚上的电压必须上升。
6、GND脚
芯片的电源接地脚,画PCB时注意与功率地分开布线。
7、VCC脚
ME8401 的启动电流低至110uA,可有效减少系统启动电路的损耗,减小待机功耗。启动阈值电压13V, 关断阈值电压8.5V,箝位电压在24V左右。建议计算VCC电压时,在最大输出电流情况下把电压设置在12V左右,主要为保证在25%负载时关闭PFC控制芯片,可以达到提升平均效率的目的,可以参考DEMO应用电路设计, VDD电容推荐为22uF。
8、GD脚
该脚为驱动脚,可以驱动300W内的系统。采用推挽式驱动输出,可以输出高达+800mA/-600mA的驱动电流,可以直接驱动外部MOSFET。当控制芯片欠压时,一个内部下拉电路可以把输出拉低,以确保外部MOSEFT不意外导通。该脚箝位电压在16V左右。
三、其它注意事项
1)启动电阻阻值之和推荐是360-1000K左右,阻值的大小取决于低压时启动时间和最低启动电压、VCC电解大小等。
2)输出电流大小由R17的阻值来设置,两者成反比关系并且需要采用1%精度电阻。
3)输出电压的大小取决于INV脚外接采样电阻RA,RB来设置,均采用1%精度电阻。RA阻值大,输出电压大,反之小(RA反馈上偏电阻(DEMO中为R12~15),反馈下偏电阻(DEMO中为R18~19)。
4)输出电压不稳时请检查线路连接是否正常。
5)电源初次调试启动不良时,首先要检查变压器绕组相位是否正确、PCB布线是否正确合理等。
6) 输出纹波大一般为输出滤波电容的 ESR 太大。次级的峰值电流很大所以输出电容的ESR 要尽量的小一些。
7)低压满载不启动
当启动电阻太大 ,而 Vcc 的电容又很小时会出现此类现象。建议在满足启动时间和最大输出功率时,适当减小启动电阻和加大Vcc 电容。
8)限流点偏高或偏低是电流采样电阻值设置不合适导致。
9)EMI 传导超标或余量不足
A.变压器绕组顺序是否正确
B.屏蔽层是否放置正确位置
C.屏蔽层的中点是否有接至初级的“冷点”
D.每个绕组的层数是否合理是否为紧绕或密绕
10)变压器啸叫:变压器最好是研磨气息并点胶固定,浸漆时要用真空法释放气泡并保证浸漆透彻,同时烘干工艺也要到位。还可以在初级电感量允许的范围内调整感值来消除噪声。
11)PCB设计注意事项
A、CS电阻的地尽量靠近芯片地,并且尽量粗。
B、三个干扰源:1)MOS漏极 2)输出整流二极管正极 3)VDD整流二极管正极
C、三个受扰源:1)INV脚 2)CS脚 3)GND脚
D、干扰源的PCB铺铜面积尽量小,并且位置上尽量远离受扰源。
E、GND铺铜:尽量将初级GND大面积铺铜,芯片下面用GND或者VDD进行大面积铺铜。
F、控制芯片和电解电容尽量远离热源或者干扰源。
12)外围元件选择
A、所有贴片电容建议选用X7R材质电容,否则高温下性能有很大影响。
B、采样电阻:由于CS峰值电流检测电压高,需要考虑电阻功耗。建议选用2W无感线饶电阻。
C、变压器磁芯材料建议用PC40或者3C90系列的(温度系数稳定的好产品)。
D、其它电容电阻类元件建议选择温度系数好和寿命长产品。

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