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ICE2PCS01

器件型号:ICE2PCS01
器件类别:模拟器件   
厂商名称:Infineon
厂商官网:http://www.infineon.com/
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器件描述

POWER FACTOR CONTROLLER, 315 kHz SWITCHING FREQ-MAX, PDIP8

功率因数控制器, 315 kHz 开关 最大频率, PDIP8

参数

ICE2PCS01功能数量 1
ICE2PCS01端子数量 8
ICE2PCS01额定输入电压 18 V
ICE2PCS01最大限制输入电压 26 V
ICE2PCS01最小限制输入电压 11 V
ICE2PCS01加工封装描述 铅 FREE, 塑料, DIP-8
ICE2PCS01状态 ACTIVE
ICE2PCS01包装形状 矩形的
ICE2PCS01包装尺寸 IN-线
ICE2PCS01端子形式 THROUGH-孔
ICE2PCS01端子间距 2.54 mm
ICE2PCS01端子涂层 MATTE 锡
ICE2PCS01端子位置
ICE2PCS01包装材料 塑料/环氧树脂
ICE2PCS01控制模式 AVERAGE 电流
ICE2PCS01控制技术 脉冲 宽度 MODULATION
ICE2PCS01模拟IC其它类型 功率因数控制器
ICE2PCS01交换机配置 单一的
ICE2PCS01最大开关频率 315 kHz

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ICE2PCS01器件文档内容

                                    Version 2.2, 09 October 2007

CCM-PFC

ICE2PCS01
ICE2PCS01G

Standalone Power Factor
Correction (PFC) Controller in
Continuous Conduction Mode
(CCM)

Power Management & Supply

                                                      Never stop thinking.
CCM-PFC

Revision History:        2007-10-09                    Datasheet

Previous Version: V 2.1

Page     Subjects (major changes since last revision)

14       Specifications in Supply Section changed

17       GATE LOW Voltage changed

18       Package outline dimension changed

For questions on technology, delivery and prices please contact the Infineon Technologies Offices in Germany or
the Infineon Technologies Companies and Representatives worldwide: see our webpage at http://
www.infineon.com

CoolMOSTTM, CoolSETTM are trademarks of Infineon Technologies AG.

Edition 2007-10-09

Published by
Infineon Technologies AG
81726 Mnchen, Germany

2007 Infineon Technologies AG

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                                                                                            CCM-PFC

                                                                                                   ICE2PCS01

Standalone Power Factor Correction                                                          ICE2PCS01G
(PFC) Controller in Continuous
                                                                                              ICE2PCS01

                                                                                                 PG-DIP-8

Conduction Mode (CCM)

Product Highlights

Leadfree DIP and DSO Package

Wide Input Range                                                                          ICteEst2PCS01G
Optimized for applications which require fast Startup
Output Power Controllable by External Sense Resistor                                        PG-DSO-8
Programmable Operating Frequency
Output Over-Voltage Protection

Fast Output Dynamic Response during Load Jumps

Features                                         Description

Ease of Use with Few External Components       The ICE2PCS01/G is a 8-pin wide input range controller

Supports Wide Range                            IC for active power factor correction converters. It is de-

Average Current Control                        signed for converters in boost topology, and requires few

External Current and Voltage Loop Compensation external components. Its power supply is recommended

   for Greater User Flexibility                  to be provided by an external auxiliary supply which will

Programmable Operating/Switching Frequency switch on and off the IC.

   (50kHz - 250kHz)                              The IC operates in the CCM with average current control,

Max Duty Cycle of 95% (at 25C) at 125kHz      and in DCM only under light load condition. The switching

Trimmed Internal Reference Voltage (3V+2% at frequency is programmable by the resistor at pin 4. Both

   25C)                                         compensations for the current and voltage loop are exter-

VCC Under-Voltage Lockout                      nal to allow full user control.

Cycle by Cycle Peak Current Limiting           There are various protection features incorporated to en-

Output Over-Voltage Protection                 sure safe system operation conditions. The internal refer-

Open Loop Detection                            ence is trimmed (3V+2%) to ensure precise protection and

Enhanced Dynamic Response                      control level. The device has a fast startup time with con-

Short Startup(SoftStart) duration              trolled peak start up current.

Fulfills Class D Requirements of IEC 1000-3-2

Soft Overcurrent Protection



                                        Typical Application

                                                 Auxiliary Supply                                   VOUT

   85 ... 265 VAC EMI-Filter         SWITCH                        VCC

                                               PFC-Controller                   ICE2PCS01/
                                                                                ICE2PCS01G

                                                               Protection Unit

                                                 PWM Logic         Voltage Loop             VSENSE
                                                    Driver         Compensation
                                        GATE

                                        FREQ     Variable            Ramp                   VCOMP
                                        ICOMP    Oscillator        Generator

                                                 Current Loop      Nonlinear
                                                 Compensation        Gain

                                                 ISENSE                         GND

Type                             Package                                                            09 October 2007
ICE2PCS01                        PG-DIP-8
ICE2PCS01G                       PG-DSO-8

Version 2.2                                                 3
                     CCM-PFC
                ICE2PCS01/G

1            Pin Configuration and Functionality . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.1          Pin Configuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.2          Pin Functionality . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

2            Representative Block diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

3            Functional Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
3.1          General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
3.2          Power Supply . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
3.3          Start-up . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
3.4          System Protection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
3.4.1
3.4.2           Soft Over Current Control (SOC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
3.4.3           Peak Current Limit (PCL) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
3.4.4           Open Loop Protection / Input Under Voltage Protect (OLP) . . . . . . . . . . . 9
3.5             Over-Voltage Protection (OVP) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
3.6          Frequency Setting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
3.6.1        Average Current Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
3.6.2           Complete Current Loop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
3.6.3           Current Loop Compensation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
3.6.4           Pulse Width Modulation (PWM) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
3.7             Nonlinear Gain Block . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
3.8          PWM Logic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
3.8.1        Voltage Loop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
3.8.2           Voltage Loop Compensation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
3.9             Enhanced Dynamic Response . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
             Output Gate Driver . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
4
4.1          Electrical Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
4.2          Absolute Maximum Ratings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
4.3          Operating Range . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
4.3.1        Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
4.3.2
4.3.3           Supply Section . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
4.3.4           Variable Frequency Section . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
4.3.5           PWM Section . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
4.3.6           System Protection Section . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
4.3.7           Current Loop Section . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
                Voltage Loop Section . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
5               Driver Section . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

             Outline Dimension . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

Version 2.2  4  09 October 2007
                                                                                  CCM-PFC
                                                                            ICE2PCS01/G

                                                  Pin Configuration and Functionality

1            Pin Configuration and Functionality

1.1 Pin Configuration

Pin Symbol Function                               ICOMP (Current Loop Compensation)

1  GND IC Ground                                  Low pass filter and compensation of the current control
                                                  loop. The capacitor which is connected at this pin
                                                  integrates the output current of OTA2 and averages the
                                                  current sense signal.

2  ICOMP Current Loop Compensation                ISENSE (Current Sense Input)

3  ISENSE Current Sense Input                     The ISENSE Pin senses the voltage drop at the
                                                  external sense resistor (R1). This is the input signal for
4  FREQ Switching Frequency Setting               the average current regulation in the current loop. It is
                                                  also fed to the peak current limitation block.
5  VCOMP Voltage Loop Compensation
                                                  During power up time, high inrush currents cause high
6  VSENSE VOUT Sense (Feedback) Input             negative voltage drop at R1, driving currents out of pin
                                                  3 which could be beyond the absolute maximum
7  VCC IC Supply Voltage                          ratings. Therefore a series resistor (R2) of around
                                                  220 is recommended in order to limit this current into
8  GATE Gate Drive Output                         the IC.

   Package PG-DIP-8 / PG-DSO-8                    FREQ (Frequency Setting)

                                                  This pin allows the setting of the operating switching
                                                  frequency by connecting a resistor to ground. The
                                                  frequency range is from 50kHz to 250kHz.

   GND       1                   8     GATE       VSENSE (Voltage Sense/Feedback)
                                                  The output bus voltage is sensed at this pin via a
   ICOMP     2                   7     VCC        resistive divider. The reference voltage for this pin is
                                                  3V.
   ISENSE    3                   6     VSENSE
                                                  VCOMP (Voltage Loop Compensation)
   FREQ      4                   5     VCOMP      This pin provides the compensation of the output
                                                  voltage loop with a compensation network to ground
                                                  (see Figure 2). This also gives the soft start function
                                                  which controls an increasing AC input current during
                                                  start-up.

Figure 1 Pin Configuration (top view)             VCC (Power Supply)

                                                  The VCC pin is the positive supply of the IC and should
                                                  be connected to an external auxiliary supply. The
                                                  operating range is between 11V and 26V. The turn-on
                                                  threshold is at 11.8V and under voltage occurs at 11V.
                                                  There is no internal clamp for a limitation of the power
                                                  supply.

1.2 Pin Functionality                             GATE

GND (Ground)                                      The GATE pin is the output of the internal driver stage,
The ground potential of the IC.                   which has a capability of 1.5A instantaneous source
                                                  and 2.0A instantaneous sink current.

                                                  Its gate drive voltage is clamped at 15V (typically).

Version 2.2                                    5  09 October 2007
Version 2.2      Figure 2 Representative Block diagram                                                                                                                                                                                        2

                                                                                      RFI Filter        D2 ... D5                                                 D6
                                                                                                                                                                              D1
                                                                      Vin                                                             L1                                                   C2             R3                Vout
                                                        85 ... 265 VAC                                                                            R7
                                                                                                                           C1                                                     auxiliary supply                                            Representative Block diagram
                                                                                                                                  R1                                                                      R4
                                                                                                                                                                                     VCC
                                                                                                        R2              GND                                                                                                 GATE
                                                                                                                                                                                     Gate Driver
                                                                      ICE2PCS01/G

                                                                      Variable Oscillator                               PWM Logic

                                                          FREQ        1.7V                              OSC CLK                               R
                                                                                OTA3                                                          S
                                                        R5                                                       2.5%T
                                                                                                                                              R
                                                                                                        Toff min                              S

                                                                      Peak Current Limit                                                                                     Protection Block

                                                                                    Over-current                                                                                                               UVLO VCC
                                                                                     Comparator
                                                                                                                                      Ramp Generator                                                  undervoltage lockout

6                                                                                                          300ns                                       PWM
                                                                                                        Deglitcher                                Comparator
                                                                      1.5V            C2                                                                                     Protection               C4
                                                                                                                                                              C1                Logic
                                                                                                                                                                                                          3.25V

                                                                                                                                                                  PowerDown                                                       VSENSE
                                                                                                                                                                                                                                  VCOMP
                                                                                                                                                                                                      OverVoltage protect

                                                        ISENSE        Current Sense                                                                                                                   C3  0.6V
                                                                           Opamp
                                                                           -1.43x                                                                                                                     open-loop protect

                                                                             OP1                                                                                                                                                                                                    CCM-PFC
                                                                                                                                                                                                                                                                                 ICE2PCS01/G
                                                                      Current Loop                                                                                Voltage Loop                                                    R6
                                                                                                                                                                                                                                                                            Representative Block diagram
                                                               ICOMP         Current Loop                                                                         0.75 V                                  +/-30A, 39S           C4      C5
                                                                            Compensation                                                                                                                   OTA1
                                                        C3                                                                            Nonlinear                                                  0
                                                                                  OTA2                                                   Gain                                                                          3V
                                                                             1.0mS                                                                                                               -ve
09 October 2007                                                              +/-50A linear range                                                                                                           Fault
                                                                                                                                                                           Soft Over                        S1
                                                                                                                                                                       Current Control

                                                                                                                                                                  2.85V          3.18V

                                                                        S2                        4.2V                                                            +ve
                                                                      Fault                                                                                                       0

                                                                                                                                                                                             -ve

                                                                                                                                                                  Window Detect
                                                                                                                  CCM-PFC
                                                                                                             ICE2PCS01/G

                                                                                                   Functional Description

3                Functional Description

3.1 General                                                                             If VCC drops below 11V, the IC is off. The IC will then
                                                                                        be consuming typically 300A, whereas consuming
The ICE2PCS01/G is a 8 pin control IC for power factor                                  13mA during normal operation.
correction converters. It comes in both DIP and DSO                                     The IC can be turned off and forced into standby mode
packages and is suitable for wide range line input                                      by pulling down the voltage at pin 6 (VSENSE) to lower
applications from 85 to 265 VAC. The IC supports                                        than 0.6V. The current consumption is reduced to
converters in boost topology and it operates in                                         300A in this mode.
continuous conduction mode (CCM) with average
current control.                                                                        3.3 Start-up

The IC operates with a cascaded control; the inner                                      Figure 4 shows the operation of voltage loop's OTA1
current loop and the outer voltage loop. The inner                                      during startup. The VCOMP pin is pull internally to
current loop of the IC controls the sinusoidal profile for                              ground via switch S1 during UVLO and other fault
the average input current. It uses the dependency of                                    conditions (see later section on "System Protection").
the PWM duty cycle on the line input voltage to                                         During power up when VOUT is less than 83% of the
determine the corresponding input current. This means                                   rated level, OTA1 sources an output current, maximum
the average input current follows the input voltage as                                  30A, into the compensation network at pin 5
long as the device operates in CCM. Under light load                                    (VCOMP) causing the voltage at this pin to rise linearly.
condition, depending on the choke inductance, the                                       This results in a controlled linear increase of the input
system may enter into discontinuous conduction mode                                     current from 0A thus reducing the stress on the
(DCM). In DCM, the average current waveform will be                                     external component.
distorted but the resultant harmonics are still low
enough to meet the Class D requirement of IEC 1000-                                                      VSENSE
3-2.
                                                                                                               R4
The outer voltage loop controls the output bus voltage.                                             ( R3 + R4 x VOUT )
Depending on the load condition, OTA1 establishes an
appropriate voltage at VCOMP pin which controls the                                         VCOMP      OTA1
amplitude of the average input current.                                                                               3V

The IC is equipped with various protection features to
ensure safe operating condition for both the system
and device. Important protection features are namely
Open-Loop protection, Current Limitation and Output
Over-voltage Protection.

                                                                                                   S1  protect

3.2 Power Supply                                                                        R6

An internal under voltage lockout (UVLO) block                                          C4  C5     IC E 2 P C S 0 1 /G
monitors the VCC power supply. As soon as it exceeds
11.8V and the voltage at pin 6 (VSENSE) is >0.6V, the                                   Figure 4 Startup Circuit
IC begins operating its gate drive and performs its
Startup as shown in Figure 3.                                                           As VOUT has not reached within 5% from the rated
.                                                                                       value, VCOMP voltage is level-shifted by the window
                                                                                        detect block as shown in Figure 5, to ensure there is
                              (VVSENSE > 0.6 V) (VVSENSE < 0.6 V) (VVSENSE > 0.6 V)     fast boost up of the output voltage.

   VCC                                                                                  When VOUT approaches its rated value, OTA1's
         11.8 V                                                                         sourcing current drops and the level shift of the window
                                                                                        detect block is removed. The normal voltage loop then
                                                      11.0 V                            takes control.

                                                              t

IC's   OFF       Start Normal  Open loop/   Normal    OFF
State            Up Operation   Standby    Operation

Figure 3 State of Operation respect to VCC

Version 2.2                                                                          7                 09 October 2007
                                                                                                 CCM-PFC
                                                                                            ICE2PCS01/G

                                                                                  Functional Description

          Window Detect  Normal Control                        3.4 System Protection
                               VOUT =rated
      Max Vcomp current                                        The IC provides several protection features in order to
                                                               ensure the PFC system in safe operating range.
VOUT                                                           Depending on the input line voltage (VIN) and output
                                                               bus voltage (VOUT), Figure 7 and 8 show the conditions
                                                               when these protections are active.

      95%rated                                                                    VCC > VCCUVLO  VCC       83%rated

                                                               VIN (VAC)

                                                         t                                                    t
                                                                                                 IC OFF
av(IIN) Level-shifted VCOMP

                                                               IC's        Normal
                                                               State       Operation

                  VCOMP                                        Figure 6 VIN Related Protection Features

                                                         t               VOUT                    108%
                                                                      VOUT,Rated                 100%
Figure 5 Startup with controlled maximum current

                                                                      OLP         PCL / SOC         20%
                                                                                    OVP                      t

                                                                                                 OLP

                                                               Figure 7 VOUT Related Protection Features

                                                               The following sections describe the functionality of
                                                               these protection features.

                                                               3.4.1 Soft Over Current Control (SOC)

                                                               The IC is designed not to support any output power
                                                               that corresponds to a voltage lower than -0.75V at the
                                                               ISENSE pin. A further increase in the inductor current,
                                                               which results in a lower ISENSE voltage, will activate
                                                               the Soft Over Current Control (SOC). This is a soft
                                                               control as it does not directly switch off the gate drive.
                                                               It acts on the nonlinear gain block to result in a reduced
                                                               PWM duty cycle.

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                                                                                                              CCM-PFC
                                                                                                         ICE2PCS01/G

                                                                                               Functional Description

                POUT(rated)     POUT(max)                                           connected) or an insufficient input voltage VIN for
                                                                                    normal operation. In this case, most of the blocks within
IC's Normal                                                                         the IC will be shutdown. It is implemented using
State Operation                                                                     comparator C3 with a threshold of 0.6V as shown in the
                                                                                    IC block diagram in Figure 2.
                                SOC PCL
                                                                                    3.4.4 Over-Voltage Protection (OVP)
                -0.61V -0.75V -1.04V                                    VISENSE
                                                                                    Whenever VOUT exceeds the rated value by 5%, the
       0                                                                            over-voltage protection OVP is active as shown in
                                                                                    Figure 6. This is implemented by sensing the voltage at
Figure 8 SOC and PCL Protection as function of                                      pin VSENSE with respect to a reference voltage of
               VISENSE                                                              3.15V. A VSENSE voltage higher than 3.15V will
                                                                                    immediately reduce the output duty cycle, bypassing
The rated output power with a minimum VIN (VINMIN) is                               the normal voltage loop control. This results in a lower
                                                                                    input power to reduce the output voltage VOUT. A
POUT(rated)  =  VINMIN         -----0---.-6---1------                              VSENSE voltage higher than 3.25V will immediately
                                R1  2                                               turn off the gate, thereby preventing damage to bus
                                                                                    capacitor.
Due to the internal parameter tolerance, the maximum
power with VINMIN is                                                                3.5 Frequency Setting

POUT(max)    =  VINMIN         -----0---.-7---5------                              The switching frequency of the PFC converter can be
                                R1  2                                               set with an external resistor R5 at FREQ pin as shown
                                                                                    Figure 10. The pin voltage VFREQ is typically 1.7V. The
3.4.2 Peak Current Limit (PCL)                                                      corresponding capacitor for the oscillator is integrated
                                                                                    in the device and the R5/frequency relationship is given
The IC provides a cycle by cycle peak current limitation                            at the "Electrical Characteristic" section. The
(PCL). It is active when the voltage at pin 3 (ISENSE)                              recommended operating frequency range is from
reaches -1.04V. This voltage is amplified by OP1 by a                               50kHz to 250kHz. As an example, a R5 of 33k at pin
factor of -1.43 and connected to comparator C2 with a                               FREQ will set a switching frequency FSW of 136kHz
reference voltage of 1.5V as shown in Figure 9. A                                   typically.
deglitcher with 300ns after the comparator improves
noise immunity to the activation of this protection.

Full-wave       Current Limit                               Deglitcher
Rectifier                   1.5V
                                                        C2  300ns Turn Off
   ISENSE               1.43x
                                                                        Driver
       R2                      OP1

   IINDUCTOR
   R1

                ICE2PCS01/G

Figure 9 Peak Current Limit (PCL)

3.4.3  Open Loop Protection / Input Under
       Voltage Protect (OLP)

Whenever VSENSE voltage falls below 0.6V, or                                        Figure 10  Frequency Versus RFREQ

equivalently VOUT falls below 20% of its rated value, it                                                          09 October 2007
indicates an open loop condition (i.e. VSENSE pin not

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                                                                                                                  CCM-PFC
                                                                                                             ICE2PCS01/G

                                                                                                   Functional Description

3.6 Average Current Control                                                              From the above equation, DOFF is proportional to VIN.

3.6.1 Complete Current Loop                                                              The objective of the current loop is to regulate the
The complete system current loop is shown in Figure
11.                                                                                      average inductor current such that it is proportional to

                                                                                         the off duty cycle DOFF, and thus to the input voltage
                                                                                         VIN. Figure 12 shows the scheme to achieve the
                                                                                         objective.

                From                  L1           D1                R3 Vout                       ramp profile  ave(IIN) at ICOMP
             Full-wave                     R7
                                                                     C2
              Retifier                                                           R4

         R2                R1

                                                                     GATE

      ISENSE               Current Loop                 voltage
                                                   proportional to
  ICOMP                       Current Loop                            Gate                GATE
                             Compensation              averaged      Driver               drive
C3                                                 Inductor current
                                   OTA2                                      RQ                                                                t
                                                         PWM                 S
                           1.0mS                    Comparator                           Figure 12 Average Current Control in CCM
                           +/-50uA (linear range)                         PWM Logic
                                                                 C1                      The PWM is performed by the intersection of a ramp
                                 S2                                                      signal with the averaged inductor current at pin 5
                                          4.2V     Nonlinear          Input From         (ICOMP). The PWM cycle starts with the Gate turn off
                                                      Gain           Voltage Loop        for a duration of TOFFMIN (250ns typ.) and the ramp is
                                                                                         kept discharged. The ramp is then allowed to rise after
                               Fault                                                     TOFFMIN expires. The off time of the boost transistor
                                                                                         ends at the intersection of the ramp signal and the
              ICE2PCS01/G                                                                averaged current waveform. This results in the
                                                                                         proportional relationship between the average current
Figure 11 Complete System Current Loop                                                   and the off duty cycle DOFF.
                                                                                         Figure 13 shows the timing diagrams of TOFFMIN and the
It consists of the current loop block which averages the                                 PWM waveforms.
voltage at pin ISENSE, resulted from the inductor
current flowing across R1. The averaged waveform is                                                                            TOFFMIN
compared with an internal ramp in the ramp generator                                                            2.5% of T
and PWM block. Once the ramp crosses the average
waveform, the comparator C1 turns on the driver stage                                                                                     PWM cycle
through the PWM logic block. The Nonlinear Gain block
defines the amplitude of the inductor current. The
following sections describe the functionality of each
individual blocks.

3.6.2 Current Loop Compensation                                                          VCREF(1)

The compensation of the current loop is done at the                                      VRAMP                    ramp
ICOMP pin. This is the OTA2 output and a capacitor C3                                    PWM                     released
has to be installed at this node to ground (see Figure
11). Under normal mode of operation, this pin gives a
voltage which is proportional to the averaged inductor
current. This pin is internally shorted to 4.2V in the
event of IC shuts down when OLP and UVLO occur.

3.6.3 Pulse Width Modulation (PWM)                                                                                                              t

The IC employs an average current control scheme in                                           (1) VCREF is a function of VICOMP
continuous conduction mode (CCM) to achieve the
power factor correction.                                                                 Figure 13 Ramp and PWM waveforms

Assuming the voltage loop is working and output                                          3.6.4 Nonlinear Gain Block
voltage is kept constant, the off duty cycle DOFF for a
CCM PFC system is given as                                                               The nonlinear gain block controls the amplitude of the
                                                                                         regulated inductor current. The input of this block is the
DOFF  =  ---V----I--N----
         VOUT

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                                                                                                     CCM-PFC
                                                                                                ICE2PCS01/G

                                                                                      Functional Description

voltage at pin VCOMP. This block has been designed              From       L1             D1                  R3 Vout
to support the wide input voltage range (85-265VAC).
                                                                Full-wave
3.7 PWM Logic
                                                                Retifier   R7                 C2
The PWM logic block prioritizes the control input                                                          R4
signals and generates the final logic signal to turn on
the driver stage. The speed of the logic gates in this                                        Gate Driver
block, together with the width of the reset pulse TOFFMIN,
are designed to meet a maximum duty cycle DMAX of                       Current Loop                           GATE
95% at the GATE output under 136kHz of operation.                                +

In case of high input currents which result in Peak                  PWM Generation
Current Limitation, the GATE will be turned off
immediately and maintained in off state for the current         VIN
PWM cycle. The signal Toffmin resets (highest priority,
overriding other input signals) both the current limit          Av(IIN)        Nonlinear      OTA1
latch and the PWM on latch as illustrated in Figure 14.                           Gain                    3V
                                                                                                               VSENSE
                                                                               t

                    Current                                     ICE2PCS01/G                        VCOMP
                  Limit Latch
Peak Current                      G1  HIGH =                                              R6
           Limit               Q
                      S L1            turn GATE on
                      R

                  PWM on                                                              C4      C5
                    Latch
  Current Loop
PWM on signal       S
                       L2 Q
         Toffmin
       2.5% of T    R

Figure 14 PWM Logic                                             Figure 15 Voltage Loop

3.8 Voltage Loop                                                3.8.2 Enhanced Dynamic Response

The voltage loop is the outer loop of the cascaded              Due to the low frequency bandwidth of the voltage loop,
control scheme which controls the PFC output bus                the dynamic response is slow and in the range of about
voltage VOUT. This loop is closed by the feedback               several 10ms. This may cause additional stress to the
sensing voltage at VSENSE which is a resistive divider          bus capacitor and the switching transistor of the PFC in
tapping from VOUT. The pin VSENSE is the input of               the event of heavy load changes.
OTA1 which has an internal reference of 3V. Figure 15
shows the important blocks of this voltage loop.                The IC provides therefore a "window detector" for the
                                                                feedback voltage VVSENSE at pin 6 (VSENSE).
                                                                Whenever VVSENSE exceeds the reference value (3V)
                                                                by +5%, it will act on the nonlinear gain block which in
                                                                turn affect the gate drive duty cycle directly. This
                                                                change in duty cycle is bypassing the slow changing
                                                                VCOMP voltage, thus results in a fast dynamic
                                                                response of VOUT.

3.8.1 Voltage Loop Compensation                                 3.9 Output Gate Driver

The compensation of the voltage loop is installed at the        The output gate driver is a fast totem pole gate drive. It
VCOMP pin (see Figure 15). This is the output of OTA1           has an in-built cross conduction currents protection and
and the compensation must be connected at this pin to           a Zener diode Z1 (see Figure 16) to protect the external
ground. The compensation is also responsible for the            transistor switch against undesirable over voltages.
soft start function which controls an increasing AC input       The maximum voltage at pin 8 (GATE) is typically
current during start-up.                                        clamped at 15V.

                                                                The output is active HIGH and at VCC voltages below
                                                                the under voltage lockout threshold VCCUVLO, the gate
                                                                drive is internally pull low to maintain the off state.

Version 2.2                                                 11                                09 October 2007
                                                                                 CCM-PFC
                                                                            ICE2PCS01/G

                                                                  Functional Description

PWM Logic                                  VCC      External
HIGH to                                             MOS
turn on            Gate Driver
                                                GATE
                     LV
                             Z1

* LV: Level Shift

                   ICE2PCS01/G

Figure 16 Gate Driver

Version 2.2                                                   12  09 October 2007
                                                                                 CCM-PFC
                                                                            ICE2PCS01/G

                                                               Electrical Characteristics

4 Electrical Characteristics

4.1 Absolute Maximum Ratings

Note: Absolute maximum ratings are defined as ratings, which when being exceeded may lead to destruction
          of the integrated circuit.

Parameter                      Symbol         Limit Values Unit Remarks

                                        min. max.

VCC Supply Voltage             VCC      -0.3  25            V
FREQ Voltage                   VFREQ
ICOMP Voltage                  VICOMP   -0.3  5             V
ISENSE Voltage                 VISENSE
ISENSE Current                 IISENSE  -0.3  5             V
VSENSE Voltage                 VVSENSE
VSENSE Current                 IVSENSE  -20   5             V     2)
VCOMP Voltage                  VVCOMP
GATE Voltage                   VGATE    -1    1             mA    Recommended R2=220

                                        -0.3  5             V

                                        -1    1             mA    R3>400k

                                        -0.3  5             V

                                        -0.3  17            V     Clamped at 15V if driven

                                                                  internally.

Junction Temperature           Tj       -40   150           C

Storage Temperature            TS       -55   150           C

Thermal Resistance             RthJA (DSO) -  185           K/W PG-DSO-8-13
Junction-Ambient for DSO-8-13

Thermal Resistance             RthJA(DIP) -   90            K/W PG-DIP-8-4
Junction-Ambient for DIP-8-4

ESD Protection                 VESD     -     2             kV    Human Body Model1)

1) According to EIA/JESD22-A114-B (discharging a 100pF capacitor through a 1.5k series resistor)
2) Absolute ISENSE current should not be exceeded

4.2 Operating Range

Note: Within the operating range the IC operates as described in the functional description.

Parameter                      Symbol         Limit Values  Unit  Remarks

VCC Supply Voltage             VCC      min. max.           V
Junction Temperature           TJCon                        C
                                        VCCUVLO 25

                                        -40   125

Version 2.2                             13                            09 October 2007
                                                                                    CCM-PFC
                                                                               ICE2PCS01/G

                                                                  Electrical Characteristics

4.3 Characteristics

Note:  The electrical characteristics involve the spread of values within the specified supply voltage and junction
       temperature range TJ from 40 C to 125C.Typical values represent the median values, which are
       related to 25C. If not otherwise stated, a supply voltage of VCC =18V is assumed for test condition.

4.3.1 Supply Section                Symbol          Limit Values  Unit Test Condition
Parameter                           VCCon     min. typ. max.      V
                                               11.4 11.8 12.7
VCC Turn-On Threshold
                                    VCCUVLO 10.4 11.0 11.7 V
VCC Turn-Off Threshold/
Under Voltage Lock Out              VCChy     0.65 0.8 1.4 V
VCC Turn-On/Off Hysteresis
                                    ICCstart  -   450 1100 A VVCC=VVCCon -0.1V
Start Up Current
Before VCCon                        ICCHG     -   15 20 mA R5 = 33k
Operating Current with active GATE  ICCStdby
                                                                  CL= 4.7nF
Operating Current during Standby
                                              -   700 1300 A VVSENSE= 0.5V

                                                                  VICOMP= 4V

4.3.2 Variable Frequency Section

Parameter                           Symbol          Limit Values  Unit Test Condition
Switching Frequency (Typical)       FSWnom    min. typ. max.      kHz R5 = 33k

                                               124 136 147

Switching Frequency (Min.)          FSWmin    50 56 62 kHz R5 = 82k

Switching Frequency (Max.)          FSWmax    250 285 315 kHz R5 = 15k

Voltage at FREQ pin                 VFREQ     1.65 1.70 1.76 V

Version 2.2                                   14                  09 October 2007
                                                                                          CCM-PFC
                                                                                     ICE2PCS01/G

                                                                        Electrical Characteristics

4.3.3 PWM Section                     Symbol         Limit Values       Unit Test Condition
Parameter                                      min. typ. max.
                                      DMAX     92 95 98.5               %              FSW = FSWnom
Max. Duty Cycle                       DMIN
Min. Duty Cycle                       TOFFMIN                        0                 (R5 = 33k)
Min. Off Time
                                               100 250 580              % VVCOMP= 0V, VVSENSE= 3V
                                                                                VICOMP= 4.3V

                                                                        ns VVSENSE= 3V
                                                                                VISENSE= 0.1V (R5 = 33k)

The parameter is not subject to production test - verified by design/characterization

4.3.4 System Protection Section

Parameter                             Symbol         Limit Values       Unit Test Condition
                                         VOLP  min. typ. max.            V
Open Loop Protection (OLP)                      0.55 0.6 0.65
VSENSE Threshold
Peak Current Limitation (PCL)         VPCL -1.16 -1.04 -0.95 V
ISENSE Threshold
Soft Over Current Control (SOC)       VSOC -0.75 -0.68 -0.61 V
ISENSE Threshold
Output Over-Voltage Protection (OVP)  VOVP     3.1 3.25 3.4 V

Version 2.2                                    15                                      09 October 2007
                                                                                    CCM-PFC
                                                                               ICE2PCS01/G

                                                                  Electrical Characteristics

4.3.5 Current Loop Section       Symbol        Limit Values       Unit Test Condition
Parameter                                                         mS At Temp = 25C
                                          min. typ. max.
OTA2 Transconductance Gain
OTA2 Output Linear Range1)       GmOTA2 0.8     1.0   1.3
ICOMP Voltage during OLP
                                 IOTA2    - 50 - A

                                 VICOMPF  3.9   4.2          -    V VVSENSE= 0.5V

4.3.6 Voltage Loop Section       Symbol         Limit Values      Unit Test Condition
Parameter                          VOTA1  min. typ. max.           V measured at VSENSE
                                           2.92 3.00 3.08
OTA1 Reference Voltage
                                 GmOTA1   26    39           51 S
OTA1 Transconductance Gain
                                 IOTA1SO  18    30           38 A VVSENSE= 2V
OTA1 Max. Source Current
Under Normal Operation                                              VVCOMP= 3V
OTA1 Max. Sink Current
Under Normal Operation           IOTA1SK  21    30           41 A VVSENSE= 4V
Enhanced Dynamic Response
VSENSE High Threshold                                               VVCOMP= 3V
VSENSE Low Threshold
VSENSE Input Bias Current at 3V    VHi    3.09  3.18  3.26        V
                                   VLo    2.76  2.85  2.94        V
VSENSE Input Bias Current at 1V
                                 IVSEN3V    0     -   1.5         A VVSENSE= 3V
VCOMP Voltage during OLP
                                 IVSEN1V  0     -            1    A VVSENSE= 1V

                                 VVCOMPF  0     0.2          0.4  V VVSENSE= 0.5V

                                                                    IVCOMP= 0.5mA

Version 2.2                               16                        09 October 2007
                                                                                 CCM-PFC
                                                                            ICE2PCS01/G

                                                                       Electrical Characteristics

4.3.7 Driver Section

Parameter             Symbol            Limit Values                   Unit Test Condition

GATE Low Voltage          VGATEL  min.                        typ.  max.    VCC =10V
                                    -                           -    1.2 V  IGATE = 5 mA
GATE High Voltage
                                  -                           0.4   1.5 V   VCC =10V
GATE Rise Time                                                  -           IGATE =20 mA
GATE Fall Time                    -                             0   -  V
GATE Current, Peak,                                                         IGATE = 0 A
Rising Edge                       -                           14.8  1.0 V
GATE Current, Peak,                                           14.8          IGATE = 20 mA
Falling Edge                      -0.2                        9.2   -  V
                                                               60           IGATE = -20 mA
                          VGATEH  -                            50   -  V
                                                               -            VCC = 25V
                                  -                                 -  V    CL = 4.7nF

                                  7.8                               -  V    VCC = 19V
                                                                            CL = 4.7nF
                      tr          -                                 - ns
                                                                            VCC = VVCCoff + 0.2V
                      tf          -                                 - ns    CL = 4.7nF

                      IGATE       -1.5                              -A      VGate = 2V ...12V
                                                                            CL = 4.7nF

                                                                            VGate = 12V ...2V
                                                                            CL = 4.7nF

                                                                            CL = 4.7nF1)

                      IGATE       -                           -     2.0 A CL = 4.7nF1)

1) Design characteristics (not meant for production testing)

Version 2.2                       17                                        09 October 2007
                                                             CCM-PFC
                                                       ICE2PCS01/G

                                                   Outline Dimension

5 Outline Dimension

Figure 17 PG-DSO-8 and PG-DIP-8 Outline Dimension

Version 2.2          18                            09 October 2007
Total Quality Management

Qualitt hat fr uns eine umfassende    Quality takes on an allencompassing
Bedeutung. Wir wollen allen Ihren       significance at Semiconductor Group.
Ansprchen in der bestmglichen         For us it means living up to each and
Weise gerecht werden. Es geht uns also  every one of your demands in the best
nicht nur um die Produktqualitt       possible way. So we are not only
unsere Anstrengungen gelten             concerned with product quality. We
gleichermaen der Lieferqualitt und    direct our efforts equally at quality of
Logistik, dem Service und Support       supply and logistics, service and
sowie allen sonstigen Beratungs- und    support, as well as all the other ways in
Betreuungsleistungen.                   which we advise and attend to you.

Dazu gehrt eine bestimmte              Part of this is the very special attitude of
Geisteshaltung unserer Mitarbeiter.     our staff. Total Quality in thought and
Total Quality im Denken und Handeln     deed, towards co-workers, suppliers
gegenber Kollegen, Lieferanten und     and you, our customer. Our guideline is
Ihnen, unserem Kunden. Unsere           "do everything with zero defects", in an
Leitlinie ist jede Aufgabe mit ,,Null   open manner that is demonstrated
Fehlern" zu lsen in offener          beyond your immediate workplace, and
Sichtweise auch ber den eigenen        to constantly improve.
Arbeitsplatz hinaus und uns stndig
zu verbessern.                          Throughout the corporation we also
                                        think in terms of Time Optimized
Unternehmensweit orientieren wir uns    Processes (top), greater speed on our
dabei auch an ,,top" (Time Optimized    part to give you that decisive
Processes), um Ihnen durch grere      competitive edge.
Schnelligkeit den entscheidenden
Wettbewerbsvorsprung zu verschaffen.    Give us the chance to prove the best of
                                        performance through the best of quality
Geben Sie uns die Chance, hohe          you will be convinced.
Leistung durch umfassende Qualitt zu
beweisen.

Wir werden Sie berzeugen.

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