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ML4822CS

器件型号:ML4822CS
器件类别:电源/电源管理   
厂商名称:Micro Linear (Qorvo)
厂商官网:https://www.qorvo.com
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器件描述

0.5 A POWER FACTOR CONTROLLER, PDSO16

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ML4822CS器件文档内容

                                                                                                       May 1997

                                                                                          ML4822*

                                             ZVS Average Current PFC Controller

GENERAL DESCRIPTION                                          FEATURES

The ML4822 is a PFC controller designed specifically for     s Average current sensing, continuous boost, leading
high power applications. The controller contains all of the     edge PFC for low total harmonic distortion and near
functions necessary to implement an average current             unity power factor
boost PFC converter, along with a Zero Voltage Switch
(ZVS) controller to reduce diode recovery and MOSFET         s Built-in ZVS switch control with fast response for high
turn-on losses.                                                 efficiency at high power levels

The average current boost PFC circuit provides high          s Average line voltage compensation with brownout
power factor (>98%) and low Total Harmonic Distortion           control
(THD). Built-in safety features include undervoltage
lockout, overvoltage protection, peak current limiting, and  s Current fed gain modulator improves noise immunity
input voltage brownout protection.                              and provides universal input operation

The ZVS control section drives an external ZVS MOSFET        s Overvoltage comparator eliminates output "runaway"
which, combined with a diode and inductor, soft switches        due to load removal
the boost regulator. This technique reduces diode reverse
recovery and MOSFET switching losses to reduce EMI and       s UVLO, current limit, and soft-start
maximize efficiency.                                         s Precision 1% reference

                                                                *This Part Is End Of Life As Of August 1, 2000

BLOCK DIAGRAM (Pin configuration shown for 14-pin package)

   FB                        1      8            2
14                VEAO                  GND          IEAO
             VEA
                                                        +               OVP                            VCC
             +                                                FB  +                      VCCZ               12
                                                             2.7V                              13.5V
   2.5V                         R+

  IAC             GAIN                      IEA
4            MODULATOR                +
                                      
  VRMS                          R
5                                                                            I LIMIT  SQ
                                                             1V +                    R
  ISENSE
3                                                                                    SQ
                                                                                      RQ
   RTCT                                          OSC                                                    PFC OUT
6                                                                                     SQ                             11
                                VCCZ                                                  RQ
   REF                           REF                                                                    ZVS OUT
13                                                                                                                   10

   ZV SENSE                                  +                                                         PWR GND
                                                                                                                     9
7                                            

                                                                                                                         1
ML4822                                                                        ML4822
                                                                      16-Pin SOIC (S16W)
PIN CONFIGURATION

                                ML4822
                          14-Pin DIP (P14)

            VEAO    1  14        FB                           VEAO    1            16     FB
                                 REF                                                      REF
             IEAO   2  13        VCC                           IEAO   2            15     VCC
                                 PFC OUT                                                  PFC OUT
          ISENSE    3  12        ZVS OUT                    ISENSE    3            14     ZVS OUT
               IAC               PWR GND                         IAC                      PWR GND
                    4  11        GND                                  4            13     GND
            VRMS                                              VRMS                        N/C
            RTCT    5  10                                     RTCT    5            12
       ZV SENSE                                          ZV SENSE
                    6  9                                              6            11
                                                                N/C
                    7  8                                              7            10

                       TOP VIEW                                       8            9

                                                                         TOP VIEW

PIN DESCRIPTION (Pin number in parentheses is for 16-pin package)

PIN   NAME         FUNCTION                             PIN NAME        FUNCTION
1 (1)
2 (2)  VEAO         Transconductance voltage error       8 (10) GND      Analog signal ground.
3 (3)               amplifier output.
4 (4)                                                    9 (11) PWR GND Return for the PFC and ZVS driver
5 (5)  IEAO         Transconductance current error                                  outputs.
6 (6)               amplifier output.
7 (7)                                                    10 (12) ZVS OUT ZVS MOSFET driver output.

       ISENSE       Current sense input to the PFC       11 (13) PFC OUT PFC MOSFET driver output.
                    current limit comparator.

       IAC          PFC gain modulator reference input.  12 (14) VCC     Shunt-regulated supply voltage.
       VRMS                                              13 (15) REF
                    Input for RMS line voltage                           Buffered output for the internal
                    compensation.                                        7.5V reference.

       RTCT         Connection for oscillator frequency  14 (16) FB      Transconductance voltage error
                    setting components.                                  amplifier input.

       ZV SENSE Input to the high speed zero voltage
                       crossing comparator.

2
ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS                                                                                     ML4822

Absolute maximum ratings are those values beyond which                        Lead Temperature (Soldering, 10 sec) ..................... 150C
the device could be permanently damaged. Absolute                             Thermal Resistance (JA)
maximum ratings are stress ratings only and functional
device operation is not implied.                                                Plastic DIP ....................................................... 80C/W
                                                                                Plastic SOIC ....................................................110C/W
Shunt Regulator Current (ICC) ................................. 55mA
Peak Driver Output Current ............................... 500mA             OPERATING CONDITIONS
Analog Inputs ................................................... 0.3 to 7V
Junction Temperature ............................................. 150C      Temperature Range
Storage Temperature Range ..................... 65C to 150C                  ML4822CX ................................................ 0C to 70C
                                                                                ML4822IX .............................................. 40C to 85C

ELECTRICAL CHARACTERISTICS

Unless otherwise specified, RT = 52.3k, CT = 470pF, TA = Operating Temperature Range (Note 1)

             PARAMETER      CONDITIONS                                        MIN   TYP        MAX    UNITS
                                                                                                 7
VOLTAGE ERROR AMPLIFIER                                                                                  V
                                                                                                120      
Input Voltage Range                                                           0                 2.6      V
                                                                                                        dB
Transconductance            VNON-INV = VINV, VEAO = 3.75V                     50    70           1      dB
                                                                                                         V
Feedback Reference Voltage  VEAO = VFB                                        2.4   2.5          2       V
Open Loop Gain                                                                                  310     A
                                                                              60    75          15     mA

PSRR                        VCCZ 3V < VCC < VCCZ 0.5V                     60    75           1       V
Output Low                                                                                               
                                                                                    0.65        2.8     mV
                                                                                                150     dB
Output High                                                                   6.0   6.7        1.15    dB
                                                                                                300      V
Source Current              VIN = 0.5V, VOUT = 6V                            40   80                  V
Sink Current                VIN = 0.5V, VOUT = 1.5V                                                    A
                                                                              40    80                  A

CURRENT ERROR AMPLIFIER                                                                                  V
                                                                                                        mV
Input Voltage Range                                                           1.5
                                                                                                         V
Transconductance            VNON-INV = VINV, IEAO = 3.75V                     130   195                  ns
Input Offset Voltage
                                                                                    3

Open Loop Gain                                                                60    75

PSRR                        VCCZ 3V < VCC < VCCZ 0.5V                     60    75
Output Low
                                                                                    0.65

Output High                                                                   6.0   6.7

Source Current              VIN = 0.5V, VOUT = 6V                            40   80
Sink Current                VIN = 0.5V, VOUT = 1.5V
                                                                              40    80

OVP COMPARATOR

Threshold Voltage                                                             2.6   2.7

Hysteresis                                                                    80    120

ISENSE COMPARATOR                                                             0.8  1.0
Threshold Voltage

Delay to Output                                                                     150

                                                                                                             3
ML4822

ELECTRICAL CHARACTERISTICS (Continued)

           PARAMETER         CONDITIONS                     MIN    TYP   MAX    UNITS

ZV SENSE COMPARATOR

Propagation Delay            100mV Overdrive                             50     ns

Threshold Voltage                                           7.35   7.5   7.65   V

Input Capacitance                                                  6            pF

GAIN MODULATOR

Gain (Note 2)               IIAC = 100mA, VVRMS = 0V,      0.36   0.51  0.66
                             VFB = 0V
Bandwidth                                                  1.20   1.72  2.24
Output Voltage              IIAC = 50mA, VVRMS = 1.2V,
OSCILLATOR                   VFB = 0V                       0.55   0.78  1.01

                             IIAC = 100A, VVRMS = 1.8V,    0.14   0.20  0.26
                             VFB = 0V
                                                                   10           MHz
                             IIAC = 100A, VVRMS = 3.3V,
                             VFB = 0V                       0.72   0.8   0.9    V

                             IIAC = 250A

                             VFB = 0V, VVRMS = 1.15V,
                             IIAC = 250A

Initial Accuracy             TA = 25C                      74     80    86     kHz
Voltage Stability            VCCZ 3V < VCC < VCCZ 0.5V
Temperature Stability                                              1            %

                                                                   2            %

Total Variation              Line, temperature              72           88     kHz

Ramp Valley to Peak Voltage                                        2.5          V

Dead Time                                                   100    300   450    ns

CT Discharge Current                                       4.5    7.5   9.5    mA
REFERENCE

Output Voltage               TA = 25C, IREF = 1mA          7.425  7.5   7.575  V
Line Regulation              VCCZ 3V < VCC < VCCZ 0.5V
Load Regulation              1mA < IREF, < 20mA                    2     10     mV
Temperature Stability
                                                                   2     15     mV

                                                                   0.4          %

Total Variation              Line, load, and temperature    7.395        7.605  V

Long Term Stability         Tj = 125C, 1000 hours                5     25     mV
Short Circuit Current       VCC < VCCZ 0.5V, VREF = 0V
PFC COMPARATOR                                              15    40   100   mA

Minimum Duty Cycle           VIEAO > 6.7V                                0      %
Maximum Duty Cycle           VIEAO < 1.2V
                                                            90     95           %

4
                                                                                                                          ML4822

ELECTRICAL CHARACTERISTICS (Continued)

            PARAMETER  CONDITIONS                                                                         MIN   TYP   MAX                   UNITS

MOSFET DRIVER OUTPUTS

Output Low Voltage     IOUT = 20mA                                                                             0.3   0.8                   V
Output High Voltage    IOUT = 100mA
Output Rise/Fall Time  IOUT = 10mA, VCC = 8V                                                                   0.6   3.0                   V
                       IOUT = 20mA
                       IOUT = 100mA                                                                             0.8   1.5                   V
                       CL = 1000pF
                                                                                                          9.5   10.3                        V

                                                                                                          9     10.3                        V

                                                                                                                40                          ns

UNDERVOLTAGE LOCKOUT

Threshold Voltage                                                                                         VCCZ 0.9 VCCZ 0.6 VCCZ 0.2  V

Hysteresis                                                                                                2.5   2.8   3.2                   V

SUPPLY

Shunt Voltage (VCCZ)   ICC =25mA                                                                          12.8  13.5  14.2                  V
Load Regulation        25mA < ICC < 55mA
Total Variation        Load and temperature                                                                     150  300                  mV

                                                                                                          12.4        14.6                  V

Start-up Current       VCC < 12.3V                                                                              0.7   1.1                   mA
Operating Current      VCC = VCCZ 0.5V
                                                                                                                22    28                    mA

Note 1: Limits are guaranteed by 100% testing, sampling, or correlation with worst-case test conditions.
Note 2: Gain = K x 5.3 V; K = (IGAINMOD IOFFSET) x IAC x (VEAO 1.5)1.

                                                                                                                                                   5
ML4822                                                           capacitance of D1 and Q1 (or optional ZVS capacitor
                                                                 CZVS). At t3, the voltage across Q1 is sufficiently low that
FUNCTIONAL DESCRIPTION                                           the controller turns Q2 off and Q1 on. Q1 then behaves
                                                                 as an ordinary PFC switch, storing energy in the boost
Switching losses of wide input voltage range PFC boost           inductor L1. The energy stored in L2 is completely
converters increase dramatically as power levels increase        discharged into the boost capacitor via D2 during the Q1
above 200 watts. The use of zero-voltage switching (ZVS)         off-time and the value of L2 must be selected for
techniques improves the efficiency of high power PFCs by         discontinuous-mode operation.
significantly reducing the turn-on losses of the boost
MOSFET. ZVS is accomplished by using a second, smaller           COMPONENT SELECTION
MOSFET, together with a storage element (inductor) to
convert the turn-on losses of the boost MOSFET into              Q1 Turn-Off
useful output power.
                                                                 Because the ML4822 uses leading edge modulation, the
The basic function of the ML4822 is to provide a power           PFC MOSFET (Q1) is always turned off at the end of each
factor corrected, regulated DC bus voltage using                 oscillator ramp cycle. For proper operation, the internal
continuous, average current-mode control. Like Micro             ZVS flip-flop must be reset every cycle during the
Linear's family of PFC/PWM controllers, the ML4822               oscillator discharge time. This is done by automatically
employs leading-edge pulse width modulation to reduce            resetting the ZVS comparator a short time after the drain
system noise and permit frequency synchronization to a           voltage of the main Q has reached zero (refer to Figure 1
trailing edge PWM stage for the highest possible DC bus          sense circuit). This sense circuit terminates the ZVS on
voltage bandwidth. For minimization of switching losses,         time by sensing the main Q drain voltage reaching zero. It
circuitry has been incorporated to control the switching of      is then reset by way of a resistor pull-up to VCC (R6). The
the ZVS FET.                                                     advantage of this circuit is that the ZVS comparator is not
                                                                 reset at the main Q turn off which occurs at the end of the
THEORY OF OPERATION                                              clock cycle. This avoids the potential for improper reset of
                                                                 the internal ZVS flip-flop.
Figure 1 shows a simplified schematic of the output and
control sections of a high power PFC circuit. Figure 2           Another concern is the proper operation of the ZVS
shows the relationship of various waveforms in the circuit.      comparator during discontinuous mode operation (DCM),
Q1 functions as the main switching FET and Q2 provides           which will occur at the cusps of the rectified AC
the ZVS action. During each cycle, Q2 turns on before            waveform and at light loads. Due to the nature of the
Q1, diverting the current in L1 away from D1 into L2. The        voltage seen at the drain of the main boost Q during DCM
current in L2 increases linearly until at t2 it equals the       operation, the ZVS comparator can be fooled into forcing
current through L1. When these currents are equal, L1            the ZVS Q on for the entire period. By adding a circuit
ceases discharging current and is now charged through L2         which limits the maximum on time of the ZVS Q, this
and Q2. At time t2, the drain voltage of Q1 begins to fall.      problem can be avoided. Q3 in Figure 1 provides this
The shape of the voltage waveform is sinusoidal due to           function.
the interaction of L2 and the combined parasitic

                                                             L1                D1

                                                                                                                      +
                                                                                                                         C1

   VREF                                                                                L2
                                           13 VREF
                                                                               CZVS(OPT)
                                       ML4822                                                                     D2

                                           12 VCC

        R5                                                             Q1              R1         C2

   R3                    R6          PFC OUT 11                            R2
                                                                 Q3
   22k  220              22k                                                       Q2

                              7 ZV SENSE ZVS OUT 10

                    C3               PWR GND 9
                   33pF
                              8 GND                                                    MAX ZVS
           C4                                                                      ON TIME LIMIT
           330pF
   R4
   51k

                                                                               C5

                              Figure 1. Simplified PFC/ZVS Schematic.

6
                                                                                        ML4822

Q1 Turn-On

The turn-on event consists of the time it takes for the       A. SYSTEM
current through L2 to ramp to the L1 current plus the         CLOCK
resonant event of L2 and the ZVS capacitor. The total         (INTERNAL)
event should occur in a minimum of 350450ns, but can         B. RTCT
be longer at the risk of increasing the total harmonic
distortion. Setting these times equal should minimize         C. ZVS GATE (Q2)
conducted and radiated emissions.
                                                              D. VDS (Q2)
            tQ1(OFF) = tIL2 + tRES = 400ns    (1)
                                                              E. PFC GATE (Q1)
Where IL2 is equal to IL1.
                                                              F. VDS (Q1)
The value of L2 is calculated to remain in discontinuous-

mode:

            L2 = VBUS VRMS(MIN) tIL2
                            2 POUT          (2)

The resonant event occurs in 1/4 of a full sinusoidal cycle.
For example, when a 1/4 cycle occurs in 200ns, the
frequency is 1.25MHz.

            fRES = 2     1       =1           (3)
                      L2 CZVS    4 tRES

Rearranging and solving for L2:

                L2 = 4 tRES2
                            2 CZVS          (4)

The resonant capacitor (CZVS) value is found by setting
equations 2 and 4 equal to each other and solving for

CZVS.              4 tRES2 2 POUT
                   VBUS VRMS(MIN) tIL2
       CZVS  =  2

                                              (5)

APPLICATION

Figure 3 displays a typical application circuit for a 500W
ZVS PFC supply. Full design details are covered in
application note 33, ML4822 Power Factor Correction
With Zero Voltage Resonant Switching.

                                                              G. IL2

                                                                      t1            t3

                                                                                t2

                                                                                Figure 2. Timing Diagrams

                                                                                                                     7
                                                                                                                            ML4822F1  D1
LINE 8AMP
          Figure 3. ML4822 Scematic                                                                                                                                                                 400VDC
         250VAC
8                                   B1                                            L1                                                  HFA15TB60                                           R10
                C14                                                                                                                                                                       102k 1%
            0.47F                                   R12                          420uH @ 10A                                                                            D2
          250VAC
                                                     453k 1%                      n = 57                                 L2
NEUTRAL                                                                                                                  8.5 @ 14A
                                                                                                                                                        D3          HFA08TB60             R8
                                                                                                                                                 MUR460                                   93.1k 1%
                     250JB6L              R13        R22
                                          402k       453k 1%
                                          1%
                                                     R14                                                      Q1           R3                         Q2        R1       C21              R9
                                          R23        100k 1%                                           IRFP460             10                    IRF830     3.3k         0.1F            93.1k 1%
                                          402k                                                                                                                           200V
                                          1%                       C6                                  D5                         D6                           3W
                                                                   0.47F                     D1N4747                    D1N4747
                                                R15                16V     C4                                                                                                             R20
                                            16.2k                                                                                                                                         93.1k 1%
                                                                           0.1F                                                                                    D4
                                                 1%
                                                                           50V        R4                                                                            BYV26C

                                                                                  10k                             C2                                                                   +  R11    C3
                                                                                                                  470pF                                                                   2.37k  1000pF
                                                                                                                  1600V                             R6                       C1                  50V
                                                                                                                                                    10k                                   1%
                                                                                                                                                                        330F
                                                                                                                                                                         450V

                                           R18                                                                                                                                            400VDC RTN
                                    0.0732 5W 1%

                                    D13   D7                                                                                                        TC4427

                                    1N5401 1N5401

                                                                                                                                                 1                 8
                                                                                                                                                     NC      NC

                                                                                                                                                 2  IN A OUT A      7

                                                                                                                                                 3                6                        R2
                                                                                                                                                     VS RTN  VS                           10

                                          C12             C7                                                                                     4  IN B OUT B      5                     C10
                                          2.2nF           0.68F 50V                                                                                                                      1F
                                          50V                                                                                                                                             50V
                                C13                       R17                                                                                                             C9
                              100pF            C11        220k                                                                                                           1F
                                          0.068F                                                                                                                        50V
                                50V
                                               50V
     D10                                                           ML4822
     BYV26C                                R19
                                           10k
                                                          1                            14                                                                                                                   R5
                                                             VEAO                 FB                                                                                                                        39k

     R27                                                  2                             13                                                                                                           R21    2W
     220                                                     IEAO                 REF                                                                                                               39k

                                                                                                                                                                                                      2W

                                                          3                              12
                                                             ISENSE               VCC

         R16                                              4                              11                       C8 C5                                                R7                      D11
     8.25k                                                   IAC           PFC OUT                                2.2F 1F
                                                                                                                  50V 50V
          1%                                                                                                                                                           47

R24                                                       5                              10                                                                                                    BYM 12-50
22k                                                          VRMS          ZVS OUT
                                                                                                                                                                                                            L1

                                                          6                                9                                                                        C15         C16                         n = 2.5
                                                             RTCT          PWR GND
                                                                                                                                                                    1500F      1F

                                                          7                                8                                                                        25V         50V
                                                             ZV SENSE             GND

R25                           C18                    Q3                          R29                              D9                                                            C17
51k                           33pF                   2N7000                      10k                              PRLL5819                                                      1F
                              50V                                                                                                                                               50V
                                                                C22            1N4148                                             D8
     C19             C20             R26                        100pF                                                    PRLL5819                                                          D12
     330pF           2.2nF          22k                                                                                                                                                    BYM12-50
     50V             50V
                                                                                               ML4822

PHYSICAL DIMENSIONS inches (millimeters)

                                          Package: P14
                                           14-Pin PDIP

                                 0.740 - 0.760
                                (18.79 - 19.31)

                 14

                 PIN 1 ID                          0.240 - 0.260 0.295 - 0.325
                                                   (6.09 - 6.61) (7.49 - 8.25)

     0.070 MIN   1
     (1.77 MIN)
     (4 PLACES)         0.050 - 0.065 0.100 BSC
                         (1.27 - 1.65) (2.54 BSC)
0.170 MAX
(4.32 MAX)                                         0.015 MIN
                                                   (0.38 MIN)

0.125 MIN                  0.016 - 0.022 SEATING PLANE         0 - 15         0.008 - 0.012
(3.18 MIN)                 (0.40 - 0.56)                                        (0.20 - 0.31)

                                                                                               11
ML4822

PHYSICAL DIMENSIONS inches (millimeters)

                                                   Package: S16W
                                                  16-Pin Wide SOIC

                                  0.400 - 0.414
                                 (10.16 - 10.52)
                   16

                                                  0.291 - 0.301 0.398 - 0.412
                                                  (7.39 - 7.65) (10.11 - 10.47)

                                PIN 1 ID

                             1  0.050 BSC         0.095 - 0.107
    0.024 - 0.034               (1.27 BSC)        (2.41 - 2.72)
    (0.61 - 0.86)
     (4 PLACES)

                                                                                          0 - 8

    0.090 - 0.094               0.012 - 0.020     SEATING PLANE 0.005 - 0.013             0.022 - 0.042                  0.009 - 0.013
    (2.28 - 2.39)               (0.30 - 0.51)                              (0.13 - 0.33)  (0.56 - 1.07)                  (0.22 - 0.33)

ORDERING INFORMATION                              TEMPERATURE RANGE                                          PACKAGE

                                    PART NUMBER          0C to 70C                                    14-Pin PDIP (P14) (EOL)
                                       ML4822CP          0C to 70C                               16-Pin Wide SOIC (S16W) (EOL)
                                       ML4822CS
                                       ML4822IP         40C to 85C                                   14-Pin PDIP (P14) (EOL)
                                       ML4822IS         40C to 85C                              16-Pin Wide SOIC (S16W) (EOL)

Micro Linear 1997 Micro Linear is a registered trademark of Micro Linear Corporation
Products described in this document may be covered by one or more of the following patents, U.S.: 4,897,611; 4,964,026; 5,027,116; 5,281,862; 5,283,483; 5,418,502; 5,508,570; 5,510,727; 5,523,940;
5,546,017; 5,559,470; 5,565,761; 5,592,128; 5,594,376; Japan: 2598946; 2619299. Other patents are pending.

Micro Linear reserves the right to make changes to any product herein to improve reliability, function or design.        2092 Concourse Drive
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neither does it convey any license under its patent right nor the rights of others. The circuits contained in this            Tel: 408/433-5200
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10                                                                                                                                      DS4822-01
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