LP6655 PFC設(shè)計 外圍計算 | 基于 Rev.0.98 數(shù)據(jù)手冊 | 預(yù)計閱讀 10 分鐘

拿到一顆新PFC控制器，最頭疼的不是讀懂功能，而是算外圍元件。啟動電阻選多大？CS檢測電阻怎么定？BO分壓網(wǎng)絡(luò)讓Brown-out在多少伏觸發(fā)？本文以LP6655為核心，用一份200W/390V輸出的CCM PFC設(shè)計實例，手算每一步，公式和算例完整給出，方便直接套用。

01設(shè)計規(guī)格與芯片參數(shù)預(yù)備

在動手算之前，先鎖定設(shè)計目標和LP6655的關(guān)鍵電氣參數(shù)：

▎設(shè)計目標

輸入電壓：90~265VAC（50/60Hz）

輸出：390VDC / 200W

效率目標：≥95%

開關(guān)頻率：130kHz（LP6655AB）

Brown-out設(shè)定：75VAC觸發(fā)

▎LP6655關(guān)鍵參數(shù)摘錄

VCC啟動閾值：10.3V；關(guān)斷閾值：8.8V

啟動電流：<50μA

基準電壓 Vref：2.5V（2.425~2.575V）

OCP閾值：200μA（CS引腳）

OPL閾值：200uVA（Vbo × Ics）

BO觸發(fā)/解除：0.7V / 1.3V，遲滯0.6V

OVP閾值：107% × Vref

UVP觸發(fā)/解除：8% × Vref / 12% × Vref

以下計算均基于上述參數(shù)展開。所有結(jié)果在設(shè)計階段需用實際元件驗證，并預(yù)留調(diào)試余量。

02啟動電阻計算（Rstart）

啟動電阻將輸入高壓整流后的Bulk電壓降壓后給VCC電容充電，使VCC達到10.3V啟動閾值。電阻取值受三個因素約束：

▎約束1：低線啟動——電阻不能太大

在90VAC輸入時，Bulk電壓峰值 ≈ 90 × √2 ≈ 127V。啟動電流（含芯片消耗+電容充電）決定了電阻上限：

Rstart_max = (Vbulk_min ? Vcc_start) / (Istartup + Icharge)

設(shè)VCC電容10μF，期望啟動時間約500ms：

Icharge = C × ΔV / Δt = 10μF × 10.3V / 0.5s = 206μA

Rstart_max = (127 ? 10.3) / (50μA + 206μA) ≈ 470kΩ

取標準值 470kΩ（實際設(shè)計中可用 2×220kΩ + 1×33kΩ 串聯(lián)以滿足耐壓和功率需求）。

▎約束2：高壓損耗——電阻不能太小

在265VAC輸入時，Bulk電壓峰值 ≈ 265 × √2 ≈ 375V，此時電阻上的持續(xù)功耗為：

PR_start = (Vbulk_max ? VCC)2 / Rstart

= (375 ? 10.3)2 / 470k ≈ 283mW

選3顆1/4W貼片電阻串聯(lián)（1206封裝），總功耗能力750mW，降額到50%仍有375mW，余量充足。

▎約束3：VCC電容取值

VCC電容需保證在啟動過程中VCC不會在芯片開始工作后跌至關(guān)斷閾值8.8V以下。實際設(shè)計中10~22μF通常足夠，推薦用低ESR電解或MLCC并聯(lián)。

03BO分壓網(wǎng)絡(luò)（Brown-out設(shè)定）

BO引腳通過電阻分壓網(wǎng)絡(luò)檢測Bulk電壓。觸發(fā)閾值0.7V，解除閾值1.3V，遲滯0.6V內(nèi)建。

▎設(shè)計目標：75VAC觸發(fā)Brown-out

75VAC對應(yīng)的Bulk電壓峰值：

Vbulk_bo = 75 × √2 ≈ 106V

分壓比（觸發(fā)時BO=0.7V）：

Ratio = 0.7V / 106V ≈ 1 / 151.4

設(shè)RBO_bottom = 27kΩ（兼顧噪聲和功耗）：

RBO_top = (106 / 0.7 ? 1) × 27k ≈ 4.06MΩ

取標準值 4.02MΩ（1%精度）。實際可用 2×2MΩ + 22kΩ 串聯(lián)。

▎驗算解除電壓

Vbulk_release = 1.3V × (4.02M + 27k) / 27k ≈ 195V

VAC_release = 195 / √2 ≈ 138VAC

即輸入電壓回升到約138VAC時解除Brown-out保護。實際測試中可微調(diào)RBO_top來移動觸發(fā)點。

? 注意：BO引腳信號腳耐壓上限為6.5V。在正常工作時（如265VAC，Bulk=375V），BO引腳電壓為 375 × 27k / (4.02M+27k) ≈ 2.5V，遠低于6.5V上限，安全。

04FB反饋分壓網(wǎng)絡(luò)（輸出電壓設(shè)定）

FB引腳通過分壓網(wǎng)絡(luò)采樣輸出電壓，內(nèi)部誤差放大器以Vref=2.5V為基準進行調(diào)節(jié)。同時OVP/UVP保護也通過此引腳實現(xiàn)。

▎設(shè)定輸出電壓390V

設(shè)RFB_bottom = 10kΩ（常用值，兼顧功耗與噪聲）：

RFB_top = (390 / 2.5 ? 1) × 10k = 1.55MΩ

取標準值 1.54MΩ（1%）?？捎?1.5M + 39k 串聯(lián)實現(xiàn)。

▎驗算OVP觸發(fā)電壓

OVP閾值 = 107% × 2.5V = 2.675V

Vout_ovp = 2.675V × (1.54M + 10k) / 10k ≈ 414.5V

即輸出電壓超過約415V時觸發(fā)OVP保護，比額定390V高出約6.3%，合理。

▎驗算UVP觸發(fā)/解除電壓

UVP觸發(fā)閾值 = 8% × 2.5V = 0.2V（對應(yīng)輸出≈31V）

UVP解除閾值 = 12% × 2.5V = 0.3V（對應(yīng)輸出≈46.5V）

UVP檢測的是輸出嚴重跌落或短路狀態(tài)——0.2V的FB電壓意味著輸出幾乎為零。正常啟動過程中Vcontrol軟啟動會防止誤觸發(fā)。UVP主要保護輸出短路場景。

05CS檢測電阻（OCP/OPL設(shè)定）

CS引腳檢測電感電流，OCP閾值200μA，OPL閾值200uVA（Vbo × Ics的乘積）。理解CS引腳的工作機制是正確計算的關(guān)鍵。

LP6655的CS引腳內(nèi)部有一個200μA的電流源。當(dāng)CS引腳電流超過200μA時觸發(fā)OCP。在典型應(yīng)用中，通過一個外部電阻RCS將CS引腳連接到電流采樣電阻Rsense的檢測點，OCP閾值電壓 = 200μA × RCS。

▎計算RCS和Rsense

先估算電感峰值電流。對于200W/390V的CCM PFC：

Iin_rms_max = 200W / (0.95 × 90V × 0.99) ≈ 2.37A

Iin_pk = 2.37 × √2 ≈ 3.35A

CCM模式下取30%紋波：

Ipk_max = 3.35 × 1.15 ≈ 3.85A

OCP設(shè)定在1.2倍最大峰值電流（留20%余量）：

Iocp = 3.85 × 1.2 ≈ 4.62A

設(shè)RCS = 1kΩ（推薦范圍1k~5kΩ），OCP閾值電壓：

Vocp_th = 200μA × 1k = 0.2V

電流采樣電阻：

Rsense = Vocp_th / Iocp = 0.2V / 4.62A ≈ 0.043Ω

取標準值 0.04Ω（合金電阻，±1%）。實際OCP電流 = 0.2V / 0.04Ω = 5.0A，相當(dāng)于3.85A的1.3倍，余量充足。

▎關(guān)于OPL

OPL（過功率限制）的觸發(fā)條件是 Vbo × Ics > 200uVA，其中Vbo是BO引腳電壓，Ics是CS引腳電流。這是一個乘法器級聯(lián)的保護機制，響應(yīng)速度比單獨OCP更快，且與輸入電壓相關(guān)——輸入越低，允許的功率上限越低，符合實際物理約束。在計算好BO分壓和CS電阻后，OPL會自動生效，通常不需要額外調(diào)整。

06Vcontrol補償網(wǎng)絡(luò)（簡述）

Vcontrol引腳用于環(huán)路補償和軟啟動。典型接法是對地接一個RC串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)：

推薦初始值（需在環(huán)路測試中調(diào)整）：

RVc = 10kΩ

CVc = 47nF

軟啟動時Vcontrol內(nèi)部緩慢上升，時間常數(shù)由該RC和內(nèi)部200μA電流源共同決定

軟啟動時間 ≈ CVc × ΔV / I = 47nF × 5V / 200μA ≈ 1.2ms（粗略估算）。實際值需根據(jù)輸出電容和負載調(diào)整。

07匯總對照表

08設(shè)計檢查清單

完成外圍元件計算后，建議逐項確認以下要點：

? 啟動電阻在低線（90VAC）時能可靠啟動VCC，在高壓（265VAC）時功耗不超降額

? BO分壓使Brown-out觸發(fā)電壓在設(shè)計目標附近，遲滯足夠（0.6V對應(yīng)約90V Bulk遲滯）

? FB分壓使OVP觸發(fā)電壓比額定輸出高6%~10%，不誤觸發(fā)也不延遲

? CS電阻配合Rsense使OCP在最大峰值電流的1.2~1.5倍動作

? 所有信號引腳（VM/CS/BO/FB/Vcontrol）在穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)下都不超過6.5V絕對最大值

? Layout遵循CS→Rsense→GND的Kelvin連接，DRV走線遠離反饋信號

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基于 LP6655 Datasheet Rev.0.98 整理 | 計算值需在實際板上驗證調(diào)整

審核編輯 黃宇