1 引言

對于高于25 W照明產品和高于75 W具有開關電源的電子設備功率因數校正（PFC）已成為一項強制性要求。PFC有多種分類方法，根據PFC升壓變換器電感器電流流動方式，主要分為連續導電模式（CCM）和臨界導電模式。CCM-PFC可實現高達0.995的功率因數和低于5％的總電流諧波失真（THD），但電路拓撲復雜，成本較高，而臨界導電模式亦稱轉換模式（TM），其優點是電路拓撲簡單，但不能達到超低THD，而且電磁干擾（EMI）較大。

Re-nesas公司最近推出的R2A20112單片IC，是一款采用交錯方法的臨界模式PFC控制器。基于R2A20112的臨界模式交錯雙相PFC升壓變換器，可縮減輸入／輸出電容及EMI濾波器元件尺寸，提高輕載條件下的效率，使電子照明產品和數字電視、PC及人門級（entry level）服務器等消費類應用產品IEC1000-3-2、EN61000-3-2標準和能源之星（Energy Star）等規范要求。

2 引腳功能及主要特點

R2A20112采用16引腳SOP和16引腳DILP無鉛封裝，引腳排列如圖1所示。

R2A20112各個引腳功能見表1所列。

R2A20112的主要電氣特性如下：最大允許電源電壓Vcc（max）：24 V；參考輸出電壓VREF：5 V（1±3％）；欠電壓鎖定（UVLO）啟動電壓VH:10.5 V±0.7 V；UVLO工作關閉電壓：VL:9.3 V±0.5 V；UVLO滯后電壓VYSUVL:1.2 V+0.5 V。

R2A20112的主要功能如下：升壓變器換控制帶臨界導電模式；交錯控制；過電壓保護：模式1：動態過電壓保護對應于負載變化引起的電壓上升；模式2：靜態OVP對應穩壓豐的過電壓；反饋環路開路檢測；主／從變換器獨立過電流保護（OCP）；280μs的重新啟動定時器。

3 工作原理

R2A20112的內部功能框圖如圖2所示。交錯臨界PFC控制器含有主從2個零電流檢測器（ZCD-M／ZCD-S）和2個MOSFET驅動器（GD-M／GD-S）。與常規臨界模式PFC控制器不同的是，R2A20112不僅含有乘法器，而且帶有振蕩器，因而具有CCM-PFC的某些特性。

臨界導電PFC升壓拓撲圖如圖3（a）所示。圖3（b）所示為基于R2A20112控制IC的PFC升壓拓撲。由圖3（b）可以看出，電路含有主從2個PFC開關（Q1與Q2）、2個升壓電感器（L1與L2）和2個升壓二極管（D5與D6），輸入和輸出電容（CIN與C0）共用。

R2A20112控制2個升壓PWM電源變換器，每個變換器的電感電流斜升到峰值時，則關斷PFC開關（MOSFET），直到電感電流衰減至零為止。一旦電感電流降至為零，MOSFET再次導通，開始新的開關周期，電感電流從零開始再次斜升。開／關循環產生基角波電感電流，一個開關周期中的峰值電感電流IPK（t）與導通時間TON和瞬時AC線路輸入電壓VAC（t）確定電感值L為

平均輸入電流為峰值電感電流的一半，即：

由于平均輸入電流正比于AC輸入電壓，從而實現電流波形整形，即功率因數校正。由于兩個PWM輸出相位差為180°，導致兩個升壓變換器輸人和輸出紋波電流大幅減小，可選用小尺寸的輸入和輸出電容，改善EMI特性。

4 應用電路

基于R2A20112的40 W通用AC輸入臨界交錯模式PFC升壓變換器電路圖如4所示。其中，CIN為輸入電容，用于濾除高頻電感電流；C01、C02為輸出儲能電容；Q1、Q2分別為兩相升壓變換器的主／從開關；L1、L2分別為主／從升壓電感；D1、D2分別為主／從／升壓二極管；L1、L2的附加繞組分別為主／從零電流檢測（ZCD）傳感器。

電感器（L1、L2）是電路中的關鍵元件。PFC升壓變換器AC輸入電壓范圍為85 V～265 V，DC輸出電壓V0=385 V，輸出功率P0=400 W，若效率η=90％，最低開關頻率fmin=40 kHz，計算電感值。

平均輸入電流IAVG可按式（2）計算：

在最高峰值AC輸入電壓上，每個開關周期之后復位ACD比較器，L1和L2的輔助繞組應至少提供2 V的電壓。L1和L2與附加繞組匝數比為：

5 結束語

在臨界導電模式交錯工作的PFC控制器R2A-20211，為兩相PFC升壓變換器產生180°的輸出相位差，減小輸入和輸出電容的紋波電流，并降低EMI。交錯兩個PFC方案，是一種創新PFC方法，倍受業界關注。

編輯：jq