发布日期：2025-11-24 01:28点击次数：135
PFC硬件过流保护电路的电路原理图如下图所示，其中V-为PFC电流采样电阻上的电压信号，VREF为3V电压基准，PFC OVERCURRENT-DSP信号用于关断PFC的驱动信号，实现过流保护。U102(39080026-运算放大器-MC33172D-低功率单电源双运算放大器-SO-8-ROHS)和U214(39030013-比较器-LM2903D-双差分比较器-SOP8-ROHS)均为+5和-5V双电源供电。
当U214的1脚从低电平向高电平跳变时，3脚的电位应该等于2脚的电位，即3V。此时对应的V-电压应该等于-(3/15k)*3.9k=0.78V。而PFC的电流采样电阻为30mΩ，因此跳变对应的PFC电流应该为0.78/0.03=26A。C117的作用是提供一个480kHz的低通滤波器，滤除开关噪声。
当模块正常工作没有PFC过流时，U214的1脚输出为低电平，数值为-5V左右，由于R194和R182的值均为1k左右，因此PFC OVERCURRENT-DSP信号基本为0V左右，由于D107的阻断作用，PFC OVERCURRENT-DSP信号不会对PFC的正常驱动信号造成干扰。
当模块处于过流状态时，由于U214为集电极开路比较器，因此U214的1脚输出为高阻，因此1脚电平跟踪OVERCURRENT-DSP信号的电平;此时R195上的电流为(5-0.7-0.7)/(1000+51)=3.43mA，因此R195的电压降为3.43mA*51=0.175V，1脚电平应该为0.7+0.7+0.175=1.575V。
限流状态时实际测试波形如下(1通道为运放U214的1脚输出电压，2通道为PFC OVERCURRENT-DSP信号波形)。可见运放U214的1脚输出电压为+1.4V、-5V的方波信号，PFC OVERCURRENT-DSP信号+1.5V、-0.5V的方波信号，与理论分析相近。此外，当Q104饱和导通时，集电极电流为15/1k=15mA，当PFC OVERCURRENT-DSP信号为+1.5V时，基极电流为(1.5-0.7-0.7)/51=2mA，计算放大倍数为15/2=7.5，因此可以确保三极管Q104饱和导通。
限流状态时PFCDRV的前级驱动信号的实际测试波形如下，可见当PFC OVERCURRENT-DSP为高电平时，PFCDRV的前级驱动信号变为低电平，实现了硬件限流功能。
模块满载、输入电压从180V到300V跳变时，PFC电感电流的波形如下，可见最大电流为41.6A，因此可以将MOS管电流限制在小于88A的水平。
技术指标
当模块PFC电路采用DCM模式时，电感的电流纹波较大，导致M0S管的关断电流值较大，最大峰值电流为17A左右。当模块满载输出、且输入电压从180V到300V跳变时，由于PFC驱动的占空比来不及变小，而PFC电感又在大电流下出现饱和，导致PFC电感电流的最大值高达118A，远远高于IRFP22N60K器件手册中Im最大为88A的要求。
在数字控制DCMPFC电路中，AD口在每个计算周期只采样一次，为实现PFC电流环控制，PFC电流信号必须先经过33kHz滤波器滤波后，再送到AD采样口，因此AD采样口得到的并不是PFC电流信号的瞬时值，而是相对于开关周期的平均值。此时，由于AD口的采样时序固定，且输入电压从180V到300V跳变时刻未知，若PFC电流在一个开关周期内迅速增大到118A，则AD口很难恰当地检测到该信号并做出反应。
因此需要外加硬件电路，实现PFC过流保护，将输入电压跳变时的MOS管电流限制在小于88A的水平。
设计调试要点
1. 在实际调试过程中，可以先减小限流保护点的值，可以通过减小R134的值，让限流电路能够在每个开关周期中都起作用，然后观测各个关键点的波形。等波形调试正常后，再将R134 恢复为初始设计值。
2. 由于 33172的转换速率的典型值为2.1V/us，而2904的转换速率的典型值为0.6V/us，最大值均没有标注。这意味着33172的动态响应要比2904好得多。对于80kHz的PFC开关频率，开关周期为12.5us。因此作为第一级运放U102，推荐使用 33172，此时U102的7脚从0上升到 2.5V 需要1.2us;而若使用2904，则U102的7脚从0上升到2.5V需要4.2us，上升时间相对较长，可能影响过流保护特性。
3. 由于第一级运放 U102的输入电压非常微小，即使在限流保护时也仅为0.78V，为了保证放大电路的线性度，因此推荐使用双电源供电;为使运放工作于平衡状态，希望运放的正负电源较为对称。
4. 电容 C117的选择范围比较宽，主要目的是防止限流保护误动，滤除开关噪声，因此C117不能太小;但是为了避免每个开关周期的电流波形发生畸变，C117也不能太大。一般可以使 C117和R134组成的低通滤波器的截止频率为开关频率的5-10倍之间选择。