浅析高效无污染开关电源（2）
3.TDA16888
3.1封装形式、内部结构
TDA16888采用P－DIP－20－5和P－DSO－20－1封装，引脚排列如图2所示。TDA16888由PFC和PWM控制器两部分组成。PFC控制器主要包含有电压误差放大器（OP1）、乘法器、电流放大器（OP2）、比较器（C1～C3）、运算跨导放大器（OTA1～OTA3）、触发器（FF1）和PFC输出驱动器等电路。PWM部分主要包括振荡器（与PFC共用）、比较器（C4～C10）、触发器（FF2）和PWM图腾柱（即推拉式）栅极驱动器等单元电路。此外，TDA16888还内置7.5V的精密带隙基准、欠电压锁定（UVLO）和电源控制电路。
3.2主要特点
TDA16888内的PFC控制器可以组成升压式预调整器，也可以组成回扫式拓扑，在连续或断续方式下工作，采用平均电流和电压传感双环控制及前沿触发宽度调制，最大占空比为94％。改进的电流型控制PWM电路可用作设计正向或回扫式变换器。为防止变压器饱和、后沿触发的PWM最大占空比限制在50％。PFC和PWM控制器在内部保持同步，在相同的频率上工作，固定频率范围从15kHz直至200kHz。PFC与PWM均采用快速软开关图腾柱栅极驱动（IA）。TDA16888启动电源电流典型值为50μA,静态工作电流仅15mA,具有低待机功耗。监视和保护特征主要包括PFC直流输出过电压和欠电压监测、峰值电流限制和IC电源欠电压闭锁等。 TDA16888可用作设计适用于世界各国AC供电线路、输入电压从90V到270V的高品质离线SMPS，满足IEC1000－3－2关于AC输入电流的谐波限量 要求，实现高于0.99的线路功率因数，并具有低成本、低损耗和高可靠等优点。此外，IC的PFC还可用作辅助电源。
3.3工作原理概述
3.3.1电源。TDA16888的脚9（Vcc）内部并联一支17.5V的齐纳二极管Z3，只要该脚上的电压达17.5V以上，IC则被保护。在IC的任意脚都有专门的静电放电（ESD）电路，用作ESD保护。只要Vcc脚上电压超过14V的门限，IC则从待机状态进入操作模式。当电源电压降至11V的门限以下时，IC则从操作模式进入待机状态。 通过TDA16888的电源控制和脚13（PWMSS）的软启动特性，在电源电压进入稳态后，PWM控制器通过内部的偏置控制被赋能运行。
3.3.2保护电路 。TDA16888的比较器C6通过脚19（PFCVS）传感过电压后，立即关闭PFC和PWM的栅极驱动，履行过电压保护功能。运算跨导放大器OTA2除了用作改进PFC预调整器的负载调整之外，也通过对脚19上的信号检测，实现对乘法器输出QM的适度控制和快速过电压保护。 万一PFC输出出现欠电压，比较器C4通过脚19检测。为提升PFC输出电压，减小负载电流，PWM控制器将关断其栅极驱动器输出。欠电压关闭必须在IC欠电压自锁之前发生，也就是说，关闭PWM输出时，脚9（Vcc）上的电压恰好在11V的欠电压自锁门限以上。如果在脚19上的电压由于某种原因降至1V以下，比较器C2则被触发，IC脚8上的PFC输出立即关闭。 TDA16888的比较器C3和C9分别通过脚6（PFCCL）和脚11（PWMCS）传感器和检测PFC和PWM变换器的电流。只要脚6和脚11上的电压达到峰值电流限制门限，则会立即关断脚8（PFCOUT）或脚10（PWMOUT）栅极驱动输出。 此外，TDA16888的每个引脚都具有抗ESD保护功能。
3.3.3振荡器/同步化。TDA16888振荡器频率由一只连接于脚16（RSOC）与地之间的外接电阻设定。为保证有一个低电流消耗和对电磁干扰（EMI）有一个高阻抗，相应的电容被集成。PFC和PWM时钟信号与PFC电压斜坡一样，通过内部的振荡器同步化。为确保时钟频率的精确度，时钟信号由三角波而不是锯齿波信号派生而来，并且提供一个占空比为50％的时钟参考信号。在馈送到PFC和PWM之前，振荡器时钟信号的频率通过D寄存器（D－Latch）减半。 PFC斜坡信号由一个缓慢的下降沿和陡峭的上升沿组成。考虑到在脚5（GNDS）上的电流测量和OP2的脚5与脚3（PFCCC）之间外部有补偿，PFC斜坡极性先于其它波形反转。 IC的振荡器也可与施加到脚12（SYNC）上的外部时钟脉冲信号同步化。但由于振荡频率在进入PFC和PWM电路之前被二等分减半，故同步频率宜为工作频率的2倍。只要同步信号处于高电平，振荡器的三角波信号则被阻断，并且其时钟信号是高电平。外部的时钟信号从高到低变化，振荡器就释放。施加到脚12（SYNC）上的一个外部时钟信号，通过脚16脚（ROSC）上的外接电阻，可使振荡频率fosc从0.66focs到2fosc变化。为减小在低负载条件下的总电流消耗，在脚13（PWMSS）上的电压只要低于0.4V(PWM控制器禁耗)，振荡器频率则被平分。
3.3.4PFC控制器。TDA16888中的PFC控制器带双环控制。其中，内环控制由OP2、C1和PFC驱动器组成，利用连续或断续模式的平均电流控制，实现对AC线路输入电流波形的校正。外环控制主要由OP1、乘法器、OP2、C1、FF1和PFC驱动器支撑，控制PFC输出DC电压。此外，OTA1、OP2、C1、FF1和PFC驱动器组成第三个控制环路，在PWM控制器被禁能时，允许PFC电路作为辅助电源工作。此情况下，为减小总电流消耗，PFC电路工作频率应为正常工作频率的一半。为得到最小的AC输入电流（过零时）间隙，PFC驱动输出信号的最大占空比为94％。
3.4.5PWM控制器。TDA16888与通常采用的前沿电流消隐比较，TDA16888的PWM控制器采用改进的电流型控制，包含有效的斜率补偿，以提高对尖峰脉冲噪声的抑制能力。该作用的实现，通过OP3、电压源V1（1.5V）、低通滤波元件R1及脚15（PWMRMP）上的外接电容实现。PWM负载电流通过脚11（PWMCS）外部的并联电阻检测，并由OP3进行放大。在功率晶体管开通时，由于电容放电产生的超前尖峰，被一个低通滤波器所抑制。利用电压V1与后随低通滤波器的结合，能产生一个带有超前陷波的阶跃斜坡，可完全补偿一个超前尖峰噪声。PWM控制器根据在脚15（PWMRMP）上的PWM斜坡电压和脚14（PWMIN）上的输入电压采用后沿调制。而PFC控制器的脉冲宽度调制采用前沿触发，这样可以避免PFC与PWM控制器之间的电磁干扰（EMI）。为阻止变压器饱和，PMW最大占空比限制到50％。通过改进的电流方式控制，从最大负载到无载，可得到稳定的脉冲宽度调制。