FAN6921AMLMY [ONSEMI]
mWSaver™ CrCM PFC + QR PWM 组合控制器，提供欠压保护和可编程 OTP 保护;
| 型号： | FAN6921AMLMY |
| 厂家： | 
ONSEMI |
| 描述： | mWSaver™ CrCM PFC + QR PWM 组合控制器，提供欠压保护和可编程 OTP 保护 控制器 开关 功率因数校正 光电二极管 |
| 文件： | 总25页 (文件大小：1472K) |
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2013 年 12 月
FAN6921AML
集成的临界模式 PFC /准谐振
电流模式 PWM 控制
特性
说明
高度集成的 FAN6921ML 将功率因数校正 (PFC) 控制器
和准谐振 PWM 控制器组合在一起。集成不但提供了高性
价比的设计，而且可以减少外部元件的数量。
.
.
.
.
.
.
.
.
.
集成式 PFC 和反激式控制器
临界模式 PFC 控制器
PFC 级的零电流检测
对于 PFC，FAN6921ML 使用受控导通时间技术来提供
调节 DC 输出电压，执行自然的功率因数校正。通过创新
的 THD 优化器，FAN6921AML 可以减少过零触发期间
的输入电流失真，改进 THD 性能。
PWM 级的准谐振运行
QR PWM 级的内部最小值 toff 8 µs
PWM 的内部软启动时间为 10 ms
欠压保护
对于 PWM，FAN6921ML 借助谷底检测、绿色模式运行
和高/低线路电压过功率补偿来增强电源系统性能。
FAN6921AML 提供：次级端开环和过流保护、外部闩锁
触发、通过 RT 引脚和外部 NTC 电阻实现的可调节过温
保护、内部过温关断、VDD 引脚 OVP、用于输出 OVP
的 DET 引脚过压，以及用于 AC 输入电压欠压保护
(UVP) 的通电/掉电。
针对 PWM 的 H/L 线路电压过功率补偿
闩锁保护（FB 引脚）
过功率/过载保护
短路保护
开环保护
FAN6921AML 控制器采用 16-引脚小尺寸封装 (SOP)。
.
.
.
.
外部闩锁触发（RT 引脚）
可调过温闩锁（RT 引脚）
VDD 引脚与输出电压 OVP（闩锁）
内部温度关断 (140°C)
应用
.
.
.
AC/DC NB 适配器
开架式 SMPS
电池充电器
订购信息
器件编号
过载保护 (OLP) 模式
工作温度范围
封装
包装方法
FAN6921AMLMY
锁存器
-40°C 至 +105°C 16 引脚小尺寸封装 (SOP)
卷带和卷盘
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应用框图
图 1. 典型应用
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2
内部框图
HV
COMP
VDD
16
7
2
RANGE
Internal
Bias
Multi-Vector Amp.
RANGE
15
6
NC
2.65V
2.75V
OVP
IHV
OVP
Two Steps
UVLO
18V/10V/7.5V
2.75V
2.9V
27.5V
Latched
UVP
2.3V
DRV
Debounce
70µs
0.45V
SET
CLR
OPFC
S
R
Q
Q
15.5V
Latched
Brownout
INV
3
2.5V
Restarter
Sawtooth
Generator
/tON-MAX-PFC
THD
Optimizer
PFC Zero Current
Detector
2.1V/1.75V
Disable
Function
Inhibit
Timer
PFC
Current Limit
0.6V
0.2V
Blanking
Circuit
CSPFC
FB
4
11
5
VC & PFC ON/OFF &
Multi Vector Amp.
ON/OFF
Debounce
550ms / 150µs
VCTL-PFC-ON/OFF
ZCD
14
8
0.7V
10V
Timer
4.2V
2R
IZCD
50ms
VB
2.5ms
32.5µs
Soft-Start
9.5ms
FB OLP
Starter
DRV
R
SET
CLR
S
R
Q
Q
OPWM
Blanking
Circuit
17.5V
CSPWM
PWM
Current Limit
DET pin OVP
VDD pin OVP
Over Power
Compensation
IDET
Internal OTP
(RT Pin) Prog. OTP
Lathed
Protection
Brownout
Protection
(RT Pin) Externally Triggering
Output Short Circuit (FB
IDET
tOFF-MIN
(8us/37µs/2.5ms)
Latched
Valley
Detector
Pin)
Output Open-Loop (FB Pin)
tOFF-MIN
+9µs
1st Valley
Output Over Power/ Overload (FB Pin)
Startup
VC
Latched
VDET
tOFF
Blanking
(4µs)
S/H
1
RANGE
VB & clamp
COMP to 1.6V
Latched
V
Debounce
Time
2.5V
DET OVP
IRT
Debounce
100ms
1.2V
VINV
0.8V
0.5V
100uA
DET 10
0.8V VINV
0.3V
Brownout
comparator
IDET
Debounce
100ms
5V
1V/1.2V
100us
10ms
Internal
OTP
Latched
Prog. OTP
/ Externally Triggering
2.35V/2.15V
PFC RANGE Control
9
13
12
VIN
RT
GND
图 2. 功能框图
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3
标识信息
16
- Fairchild Logo
Z - Plant Code
X - Year Code (1 Digit for SOP, 2-Digit for DIP)
Y - Week Code (1 Digit for SOP, 2-Digit for DIP)
TT – Die-Run Code
F - Frequency (M=LOW, H=HIGH Level)
O - OLP Mode (L=Latch, R=Recovery)
T - Package Type (N=DIP, M=SOP)
P – Y=Green Package
ZXYTT
FAN6921AFO
TPM
M - Manufacture Flow Code
1
图 3. 标识框图
引脚配置
图 4. 引脚配置
引脚定义
引脚号
名称
说明
RANGE 引脚阻抗随 VIN 引脚电压电平变化。当 VIN 引脚检测到的输入电压低于阈值电压，其设
为高阻抗；当输入电压为高电平，其设为低阻抗。
1
2
RANGE
误差放大器的输出引脚。它是跨导型误差放大器，用于 PFC 输出电压反馈。该放大器内置专有
COMP 多向量电流；因此，PFC 电压反馈回路补偿允许在该引脚和 GND 之间设置一个简单的补偿电路
实现。
误差放大器的反相输入引脚。该引脚用于通过分压器接收 PFC 电压电平并提供 PFC 输出过压和
欠压保护。
3
4
INV
提供逐周期限流保护的 PFC 过流保护比较器的输入。当 PFC 电流检测电阻上的检测电压达到内
部阈值（0.6 典型值）时，该 PFC 开关关断以激活逐周期限流。
CSPFC
PWM 过流保护比较器的输入，通过 FB 引脚电压实现 PWM 电流模式控制。采用一个电阻来检测
CSPWM PWM 开关的开关电流，并对 CSPWM 引脚施加检测电压，从而在 PWM on 期间根据 DET 引脚
源电流实现逐周期限流、电流模式控制和高/低线路过功率补偿。
5
6
7
8
OPFC 图腾柱驱动器输出可驱动外部功率 MOSFET。箝位栅极输出电压为 15.5 V。
电源。启动和关断的阈值电压分别为 18 V 和 7.5 V。启动电流低于 30 µA 并且工作电流低于
10 mA。
VDD
OPWM 图腾柱输出可产生 PWM 信号，用以驱动外部功率 MOSFET。箝位栅极输出电压为 17.5 V。
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4
引脚定义
引脚号
名称
说明
9
GND
功率地和信号地。
为达到以下目的，该引脚可通过一个电阻分压器连接至 PWM 变压器的辅助绕组：
. 产生一个偏移电压，用于补偿 PWM 限流阈值电压，从而提供过功率补偿。当 PWM 开关导通
时，产生的偏移与输入电压一致。
. 检测 PWM 开关漏极电压的波谷电压信号，实现波谷电压开关并最大程度地减少 PWM 开关的
开关损耗。
10
DET
. 提供输出过压保护。电压比较器内置于 DET 引脚中。DET 引脚通过与辅助绕组并联的分压器
检测稳定电压。在 PWM 电感器放电期间，该稳定电压被反射到次级绕组。如果输出 OVP 和
该稳定电压高于 2.5 V，控制器进入闩锁模式并且终止一切 PFC 和 PWM 开关运行。
反馈电压引脚。该引脚用于接收输出电压电平信号，从而确定用于调节输出电压的 PWM 栅极占
空比。如果 FB 引脚电压高于大约 4.2 V 阈值电压的时间超过 50 ms，FB 引脚电压还可以激活开
环、过载和输出短路保护。该引脚的输入阻抗为一个 5 kΩ的等效电阻。在 FB 引脚和
CSPWM/FB 比较器输入之间连接一个 1/3 的衰减器。
11
FB
可调节的过温保护和外部闩锁触发。RT 引脚输出恒流。当 RT 引脚电压低于 0.8 V（典型值）
时，会激活闩锁模式保护，并终止一切 PFC 和 PWM 开关运行，直至断开 AC 插头。
12
13
RT
用于通电/掉电保护的线路电压检测。该引脚可以通过分压器接收 AC 输入电压电平。VIN 引脚的
电压电平不仅用于控制 RANGE 引脚的状态，还可用于实现 AC 输入电压 UVP 的通电/掉电保
护。
VIN
PFC 级的零电流检测 该引脚连接至与 PFC 电感器绕组耦合的辅助绕组，用于在 PFC 电感器电流
放电至零时检测 ZCD 电压信号。当检测到 ZCD 电压信号时，控制器开始一个新的 PFC 开关周
期。当 ZCD 引脚电压被拉至低于 0.2 V（典型值）时，该引脚禁用 PFC 级电路并且控制器停止
PFC 开关操作。如果需要禁用 FPC 级电路，可通过一个外部电路实现。
14
ZCD
15
16
NC
HV
无连接
高压启动。通过一个电阻（100 kΩ，典型值）连接至 AC 线路电压，从而向 VDD 电容器提供大充
电电流。
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绝对最大额定值
应力超过绝对最大额定值，可能会损坏器件。在超出推荐的工作条件下，该器件可能无法正常工作，所以不建议让器件
在这些条件下长期工作。此外，长期在高于推荐的工作条件下工作，会影响器件的可靠性。绝对最大额定值仅是应力规
格值。
符号
参数
最小值
最大值
单位
VDD
VHV
VH
电源电压 (DC)
HV
30
500
25.0
7.0
V
V
V
V
OPFC, OPWM
-0.3
-0.3
-0.3
VL
其它 (INV、COMP、CSPFC、DET、FB、CSPWM、RT)
VZCD
PD
到 ZCD 引脚的输入电压。
12.0
800
V
mW
°C/W
°C/W
°C
功耗
热阻（结到空气）
104
JA
JC
TJ
热阻（结至外壳）
41
工作结温
-40
-55
+150
+150
+260
4500
1250
TSTG
TL
存储温度范围
°C
引脚温度，焊接 10 秒
°C
人体模型，JESD22-A114（除 HV 引脚外的所有引脚）(3)
元件充电模型，JESD22-C101（除 HV 引脚外的所有引脚）(3)
ESD
V
注意：
1. 若压力超过绝对最大额定值中所列的数值，可能会给器件造成不可修复的损坏。
2. 测得的所有电压，除差模电压之外，都参照 GND 引脚。
3. 包含 HV 引脚在内的所有引脚：CDM=500 V, HBM=1000 V。
推荐的工作条件
推荐的操作条件表明确了器件的真实工作条件。指定推荐的工作条件，以确保器件的最佳性能达到数据表中的规格。
飞兆半导体建议不要超过推荐工作条件，也不能按照绝对最大额定值进行设计。
符号
参数
最小值
最大值
单位
TA
工作环境温度
-40
+105
°C
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电气特性
除非另有说明，VDD=15 V, TA=-40~105°C (TA=TJ)。
符号
参数
工作条件
最小值 典型值
最大值
单位
VDD 部分
VOP
连续工作电压
导通阈值电压
25
19.5
11
V
V
V
V
VDD-ON
16.5
9
18.0
10
VDD-PWM-OFF PWM 关断阈值电压
VDD-OFF
IDD-ST
关断阈值电压
6.5
7.5
8.5
V
DD=VDD-ON-0.16 V，
启动电流
10
20
10
µA
栅极开路
VDD=15 V, OPFC;
OPWM=100 KHz;
IDD-OP
工作电流
mA
C
L-PFC, CL-PWM=2 nF
VDD=15 V,
绿色模式工作电源电流（平均） OPWM=450 Hz,
L-PWM=2 nF
VDD=VDD-PWM-OFF - 0.5 V
IDD-GREEN
5.5
mA
C
IDD-PWM-OFF
VDD-OVP
PWM 关断时的工作电流
DD 过压保护 (Latch-Off)
70
120
27.5
150
120
170
28.5
200
µA
V
V
26.5
100
tVDD-OVP
VDD OVP 去抖时间
µs
µA
IDD-LATCH
VDD OVP 闩锁开启保护电流
VDD=7.5 V
HV 启动电源电流部分
VHV-MIN HV 引脚上的最小启动电压
50
V
VAC=90 V
(VDC=120 V), VDD=0 V
1.2
1.0
mA
IHV
来自 HV 引脚的电源电流
HV=500 V,
VDD= VDD-OFF +1 V
µA
VIN 和 RANGE 部分
VVIN-UVP
VVIN-RE-UVP
tVIN-UVP
用于 AC 输入欠压保护的阈值电压
欠压保护重置电压（用于启动）
欠压保护去抖时间（在启动/打嗝模式下不需要）
0.95
1.00
1.05
V
V
VVIN-UVP
+0.15 V
VVIN-UVP
+0.2 V
VVIN-UVP
+0.25 V
70
2.30
2.10
70
100
2.35
2.15
100
130
2.40
2.20
130
0.5
ms
V
VVIN-RANGE-H RANGE 比较器的高 VVIN 阈值
VVIN-RANGE-L RANGE 比较器的低 VVIN 阈值
RANGE=接地
RANGE=开路
V
tRANGE
范围启用/禁用去抖时间
RANGE 引脚的输出低电压
PFC 最大导通时间
ms
V
VRANGE-OL
tON-MAX-PFC
IO=1 mA
22
25
28
µs
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电气特性（接上页）
除非另有说明，VDD=15 V, TA=-40~105°C (TA=TJ)。
符号
参数
工作条件
最小值 典型值
最大值
单位
PFC 电路
电压误差放大器部分
Gm
跨导(4)
100
2.465
2.70
2.60
125
2.500
2.75
2.65
150
2.535
2.80
2.70
µmho
VREF
反馈比较器参考电压
V
V
V
RANGE=开路
RANGE=接地
VINVH/VREF
RANGE=开路
VINVH/VREF
VINV-H
箝位高反馈电压
，
1.06
1.14
1.08
VRATIO
箝位高输出电压比例
，
1.04
2.25
RANGE=接地
VINV-L
箝位低反馈电压
2.30
2.90
2.75
70
2.35
2.95
2.80
90
V
V
RANGE=开路
RANGE=接地
VINV-OVP
INV 输入的过电压保护
V
tINV-OVP
VINV-UVP
tINV-UVP
过压保护去抖时间
INV 输入的欠压保护
欠压保护去抖时间
50
0.35
50
µs
V
0.45
70
0.55
90
µs
V
VINV-FB-Latch 用于阻断 FB 闩锁的 INV 阈值电压
0.7
0.8
0.9
VINV-BO
VINV-BO2
VCOMP
VOZ
用于掉电保护的 PWM 和 PFC 关断阈值
1.15
0.7
1.20
0.8
1.25
0.9
V
用于掉电保护的 PWM 关断阈值电压， PFC 关断
比较器输出高电压
V
4.8
6.0
V
COMP 引脚零占空比电压
1.15
15
1.25
25
1.35
35
V
VINV=2.3 V, VCOMP=1.5
µA
mA
比较器输出源电流
比较器输出灌电流
VINV=1.5 V
0.50
0.75
1.00
RANGE=开路，
ICOMP
20
20
30
30
40
40
µA
µA
V
INV=2.75 V，VCOMP=5
RANGE=接地，
INV=2.65 V，VCOMP=5
V
PFC 电流检测部分
逐周期峰值电流限制的阈值电压
VCSPFC
tPD
VCOMP=5 V
0.60
110
180
0.95
V
传播延迟
200
250
1.00
ns
ns
tBNK
AV
前沿消隐时间
110
THD 的 CSPFC 补偿比例
0.90
接下页…
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电气特性（接上页）
除非另有说明，VDD=15 V, TA=-40°C~105°C (TA=TJ)。
符号
参数
工作条件
最小值 典型值
最大值
单位
PFC 输出部分
VZ
PFC 栅极输出箝位电压
PFC 栅极输出电压低电平
PFC 栅极输出电压高电平
VDD=25 V
14.0
15.5
17.0
1.5
V
V
V
VOL
VOH
VDD=15 V, IO=100 mA
VDD=15 V, IO=100 mA
8
V
DD=12 V, CL=3 nF,
tR
PFC 栅极输出上升时间
PFC 栅极输出下降时间
30
65
50
100
70
ns
ns
20~80%
VDD=12 V, CL=3 nF,
tF
30
80~20%
PFC 零电流检测部分
VZCD
输入阈值电压上升沿
V
ZCD 上升
ZCD 下降
1.9
0.25
8
2.1
0.35
10
2.3
V
V
V
V
V
VZCD-HYST
VZCD-HIGH
VZCD-LOW
VZCD-SSC
阈值电压滞回
V
0.45
箝位电压上限
IZCD=3 mA
IZCD=-1.5 mA
IZCD=5 µA
箝位电压下限
0.55
0.8
0.70
0.9
0.85
1.0
开始源电流阈值电压
从零电流检测到输出导通的最大
延迟
tDELAY
VCOMP=5 V, fS=60 KHz
100
200
ns
tRESTART-PFC 重启时间
300
1.5
500
2.5
700
3.5
µs
µs
tINHIB
抑制时间（最大开关频率限制） VCOMP=5 V
PFC 启用/禁用功能阈值电压
VZCD-DIS
tZCD-DIS
150
100
200
150
250
200
mV
µs
PFC 启用/禁用功能去抖时间
VZCD=100 mV
PWM 级
反馈输入部分
AV=△VCS /△VFB,
0<VCS<0.9
AV
输入电压至电流感测衰减(4)
1/2.75
3
1/3.00
1/3.25
V/V
ZFB
IOZ
输入阻抗(4)
FB>VG
5
7
KΩ
mA
V
偏置电流
FB=VOZ
1.2
0.9
4.2
50
2.0
1.1
4.5
60
VOZ
零占空比输入电压
开环保护阈值电压
用于开环保护的去抖时间
内部软启动时间(4)
0.7
3.9
40
VFB-OLP
tFB-OLP
tFB-SS
V
ms
ms
VFB=0 V~3.6 V
8.5
9.5
10.5
接下页…
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9
电气特性（接上页）
除非另有说明，VDD=15V, TA=-40~105°C (TA=TJ)。
符号
参数
工作条件
最小值 典型值
最大值
单位
DET 引脚 OVP 和波谷检测部分
VDET-OVP
Av
比较器参考电压
开环增益(4)
2.45
100
2.50
60
2.55
V
dB
MHz
µs
Bw
增益带宽(4)
1
tDET-OVP
输出 OVP (闩锁) 去抖时间
150
200
1
IDET-SOURCE 最大电流源
VDET=0 V
mA
V
VDET-HIGH
VDET-LOW
箝位电压上限
IDET=-1 mA
IDET=1 mA
5
箝位电压下限
0.5
0.7
0.9
250
V
tVALLEY-DELAY 从波谷信号检测到输出导通的延迟时间(4)
当 PWM MOS 关断时，DET-OVP (2.5 V) 和波谷信号的前
沿消隐时间(4)
OFF-MIN 后超时
150
200
ns
tOFF-BNK
3
8
4
9
5
µs
µs
tTIME-OUT
t
10
PWM 振荡器部分
tON-MAX-PWM 最大导通时间
38
7
45
8
52
9
µs
µs
µs
V
VFB VN
tOFF-MIN
最小关断时间
VFB=VG
32
37
42
VN
VG
FB 电压电平处绿色模式开启的开始
FB 电压电平处绿色模式关闭的开始
1.950
1.00
2.125
1.15
0.1
2.300
1.30
V
∆VG
FB 电压电平下绿色关断模式开始滞回
V
用于禁用 PFC 的 FB 阈值电压
用于禁用 PFC 的 FB 阈值电压
用于启用 PFC 的 FB 滞回电压
用于启用 PFC 的 FB 滞回电压
RANGE 引脚内部开路
1.80
1.75
1.90
1.80
1.85
1.80
1.95
1.85
1.90
1.85
2.00
1.90
VCTL-PFC-OFF
V
V
RANGE 引脚内部接地
RANGE 引脚内部开路
RANGE 引脚内部接地
VCTL-PFC-ON
用于禁用 PFC 的 PFC 关断去抖 从导通到关断的 PFC
tPFC-OFF
tINHIB-PFC-OFF
tPFC-ON
400
30
500
34
600
38
ms
µs
µs
时间
状态
t
PFC-OFF 期间的抑制时间
tPFC-OFF
用于启用 PFC 的 PFC 导通去抖 从关断到导通的 PFC
状态
150
时间(4)
VFB < VG
2.0
2.6
3.2
ms
µs
tSTARTER-PWM 启动计时器（超时计时器）
VFB > VFB-OLP
25.5
34.0
40.0
接下页…
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电气特性（接上页）
除非另有说明，VDD=15 V, TA=-40°C ~105°C (TA=TJ)。
符号
PWM 输出部分
VCLAMP
参数
工作条件
最小值 典型值
最大值
单位
PWM 栅极输出箝位电压
PWM 栅极输出电压低电平
PWM 栅极输出电压高电平
VDD=25 V
16.0
8
17.5
19.0
1.5
V
V
V
VOL
VDD=15 V, Io=100 mA
VDD=15 V, Io=100 mA
VOH
CL=3 nF, VDD=12 V,
20~80%
tR
tF
PWM 栅极输出上升时间
PWM 栅极输出下降时间
80
40
110
70
ns
ns
CL=3 nF, VDD=12 V,
20~80%
电流检测部分
tPD
输出延迟
150
0.84
0.72
0.58
0.40
200
0.87
0.75
0.61
0.43
ns
V
IDET < 75 µA, TA=25°C
IDET=185 µA, TA=25°C
IDET=350 µA, TA=25°C
IDET=550 µA, TA=25°C
0.81
0.69
0.55
0.37
CSPWM 引脚上的过功率补偿电
压限制
VLIMIT
tON=45 µs，
RANGE=开路
0.25
0.05
0.30
0.35
0.15
V
VSLOPE
斜率补偿(4)
tON=0 µs
0.10
300
ns
V
tON-BNK
VCS-FLOATING
tCS-H
前沿消隐时间
CSPWM 引脚浮置 VCSPWM 钳位
高压
CSPWM 引脚浮置
CSPWM 引脚浮置
4.5
5
CSPWM 引脚浮置后的延迟
150
µs
RT 引脚过温保护部分
TOTP
TOTP-HYST
IRT
内部 OTP 的阈值温度(4)
125
140
30
155
°C
°C
µA
V
内部 OTP 的滞回温度(4)
RT 引脚内部源电流
闩锁模式触发电压
90
100
0.80
110
VRT-LATCH
0.75
0.85
VRT-LATCH VRT-LATCH VRT-LATCH
VRT-RE-LATCH 闩锁模式释放电压
V
+0.15
+0.20
0.50
10
+0.25
VRT-OTP-LEVEL 二级去抖时间阈值电压
0.45
0.55
V
tRT-OTP-H
tRT-OTP-L
注：
OTP 去抖时间
ms
µs
外部触发去抖时间
VRT<VRT-OTP-LEVEL
70
110
150
4. 设计保证。
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典型性能特征
这些特征图在 TA=25°C 条件下进行归一化。
10.2
10.1
10.0
9.9
18.4
18.0
17.6
17.2
16.8
16.4
9.8
9.7
-40 -25 -10
5
20 35
50 65
80 95 110 125
-40 -25 -10
5
20 35 50 65 80 95 110 125
Temperature( C)
Temperature( C)
˚
˚
图 5. 导通阈值电压
图 6. PWM 关断阈值电压
8.50
8.00
7.50
7.00
6.50
29.0
28.5
28.0
27.5
27.0
-40 -25 -10
5
20 35 50 65 80 95 110 125
Temperature( C)
-40 -25 -10
5
20 35 50
65 80 95 110 125
˚
Temperature( C)
˚
图 7. 关断阈值电压
图 8. VDD 过压保护阈值
8.0
16.0
14.0
12.0
10.0
8.0
7.0
6.0
5.0
4.0
6.0
-40 -25 -10
5
20 35 50 65 80 95 110 125
Temperature( C)
-40 -25 -10
5
20 35 50 65 80 95 110 125
Temperature( C)
˚
˚
图 9. 启动电流
图 10. 工作电流
17.0
16.5
16.0
15.5
15.0
14.5
14.0
2.60
2.55
2.50
2.45
2.40
-40 -25 -10
5
20 35 50 65 80 95 110 125
Temperature( C)
-40 -25 -10
5
20
35
50
65
80
95 110 125
˚
Temperature( C)
˚
图 11. PFC 输出反馈参考电压
图 12. PFC 栅极输出箝位电压
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典型性能特征（接上页）
这些特征图在 TA=25°C 条件下进行归一化。
28.0
27.0
26.0
25.0
24.0
23.0
22.0
0.65
0.63
0.61
0.59
0.57
0.55
-40 -25 -10
5
20 35 50 65 80 95 110 125
Temperature( C)
-40 -25 -10
5
20 35 50 65 80 95 110 125
Temperature( C)
˚
˚
图 13. PFC 最大导通时间
图 14. PFC 峰值电流限制电压
50.0
48.0
46.0
44.0
42.0
40.0
19.0
18.5
18.0
17.5
17.0
16.5
16.0
-40 -25 -10
5
20 35 50 65 80 95 110 125
Temperature( C)
-40 -25 -10
5
20 35 50 65 80 95 110 125
Temperature( C)
˚
˚
图 15. PWM 栅极输出箝位电压
图 16. PWM 最大导通时间
1.4
2.30
2.20
2.10
2.00
1.90
1.3
1.2
1.1
1.0
-40 -25 -10
5
20
35
50
65
80 95 110 125
-40 -25 -10
5
20 35
50 65 80 95 110 125
Temperature( C)
˚
Temperature( C)
˚
图 17. VFB 绿色导通模式的开始
图 18. VFB 绿色关断模式的开始
9.0
8.5
8.0
7.5
7.0
42.0
40.0
38.0
36.0
34.0
32.0
30.0
-40 -25 -10
5
20 35 50 65 80 95 110 125
Temperature( C)
-40 -25 -10
5
20
35 50
65 80
95 110 125
˚
Temperature( C)
˚
图 19. VFB>VN 的 PWM 最小关断时间
图 20. VFB=VG 的 PWM 最小关断时间
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典型性能特征（接上页）
这些特征图在 TA=25°C 条件下进行归一化。
1.0
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
2.60
2.55
2.50
2.45
2.40
-40 -25 -10
5
20 35 50 65 80 95 110 125
Temperature( C)
-40 -25 -10
5
20
35
50
65
80
95 110 125
˚
Temperature( C)
˚
图 21. DET 引脚较低的箝位电压
图 22. DET 引脚输出过压保护参考电压
0.90
0.85
0.80
0.75
0.70
110.0
105.0
100.0
95.0
90.0
-40 -25 -10
5
20 35 50 65 80 95 110 125
Temperature( C)
-40 -25 -10
5
20 35 50 65 80 95 110 125
Temperature( C)
˚
˚
图 23. RT 引脚内部源电流
图 24. RT 引脚过温保护阈值电压
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功能说明
PFC 电路
PFC VO
R1
Error
Amplifier
VCOMP
多向量误差放大器和 THD 优化器
RS
Filp-Flop
PFC
MOS
2.5V
INV
为了实现更佳得动态性能，更快得瞬态响应和精确的
PFC 输出钳位，FAN6921AML 采用带有多向量误差放大
器的跨导型放大器。该放大器的原理图如图 25 所示。
PFC 输出电压是通过一个由 R1 和 R2 组成的外部电阻分
压电路从 INV 引脚检测到的。当 PFC 输出电压变化超过
或低于参考电压 2.5 V 的 6% 时，多向量误差放大器调节
其输出灌电流或源电流来提高环路响应，简化补偿电路。
3
THD
Optimizer
+
4
R2
RS
+
CSPFC
Sawtooth
Generator
FAN6921
图 26. 带有 THD 优化器的多向量误差放大器
图 25. 多向量误差放大器
INV 引脚的反馈电压信号与参考电压 2.5 V 进行比较，使
得误差放大器源电流或灌电流对其输出电容器 CCOMP
进
行充电或放电。COMP 电压与内部生成的锯齿波形进行
比较，从而确定 PFC 栅极的导通时间。通常来说，由于
反馈环路带宽较低，PFC 栅极导通时间的变化应该非常
小，在一个输入 AC 周期内几乎恒定。然而，在轻载条件
下运行的功率因数校正电路有一个缺点，即过零失真，这
会导致输入电流失真，并使得系统总谐波失真度 (THD)
变差。为了改善轻载条件下的总谐波失真度，尤其是在高
输入电压下，通过对电流检测电阻两侧的电压进行采样插
入一个创新型 THD 优化器。该电流检测电阻上的采样电
压被添加到锯齿波形，用于调制 PFC 栅极导通时间，因
此在半个 AC 周期内不是恒定的导通时间。THD 优化器
和 PWM 之间的运行方式如图 26 所示。当 THD 优化器
在 AC 输入电压靠近波谷位置进行处理后，补偿导通时间
变得比原来长。峰值电压附近的 PFC 导通时间被 THD
优化器缩短。PFC MOS 的时序和电感器电流的波形如
图 27 所示。图 28 显示在半个 AC 周期中，计算得到的
固定导通时间与采用 THD 优化器时的固定导通时间之间
的差别。
图 27. 带有和不带有 THD 优化器时固定导通时间的工
作波形
图 28. 半个 AC 周期内带有和不带有 THD 优化器时计算
得到的固定导通时间波形
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RANGE 引脚
VZCD
10V
内置低压 MOSFET 可根据 VVIN 电压电平导通或关断。
该内部 MOSFET 的漏极引脚连接至 RANGE 引脚。
图 29 显示 VVIN 电压电平和 RANGE 阻抗（开路或接
地）的状态曲线。
2.1V
1.75V
VDS
t
PFCVO
VIN,MAX
图 29. RANGE 引脚和 VIN 引脚电压之间的滞回行为
零电流检测（ZCD 引脚）
PFC
Gate
t
图 30 显示零电流检测的内部电路。检测功能是通过检测
PFC 电感器辅助绕组信息来实现的。参见图 31，当 PFC
MOS 关断时，PFC 电感中存储的能量开始向输出负载释
放。随后由于 PFC 电感器与寄生电容产生谐振，PFC
MOS 的漏极电压开始降低。一旦 ZCD 引脚电压低于触
发电压（1.75 V，典型值），就再次发送 PFC 栅极信
号，开始一个新的开关周期。
Inhibit
Time
t
图 31. PFC 零电流检测工作波形
PFC 级电路保护
如果由于异常状况需要中断 PFC 运行，可将 ZCD 引脚
拉低至一个低于 0.2 V（典型值）的电压，从而激活 PFC
禁用功能，以停止 PFC 开关运行。
PFC 输出电压 UVP 和 OVP（INV 引脚）
FAN6921AML 提供多种保护功能，用于保护 PFC 级电
路。PFC 输出过压和欠压保护对 PFC 级电路非常重要。
两者均由 INV 引脚电压检测和确定，如图 32 所示。当
INV 引脚电压由于击穿或异常状况高于 2.75 V 或低于
0.45 V 并且持续的保护延迟时间大约为 70 µs，会激活
OVP 或 UVP 电路，立即停止 PFC 开关过程。
为了阻止轻载情况下出现过高的开关频率，采用一个内置
的抑制计时器来限制最小 tOFF 时间。即使检测到了 ZCD
信号，在抑制时间内（2.5 µs，典型值）也不会发送
PFC 栅极信号。
INV 引脚不仅用于接收和调节 PFC 输出电压，而且还能
提供 PFC 输出 OVP/ UVP 保护。在故障模式测试中，如
果出现引脚浮置，该引脚可关断 PFC 开关过程。
图 30. 内部零电流检测模块
图 32. 内部 PFC 过压和欠压保护模块
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PFC 峰值限流（CSPFC 引脚）
在 PFC 级电路开关过程中，PFC 开关电路由 CSPFC 引
脚上的电流检测电阻检测，并且该电阻上的检测电压被发
送至比较器的输入端，与阈值电压 0.6 V（典型值）进行
比较。一旦 CSPFC 引脚电压高于阈值电压，PFC 栅极
立即关断。
PFC 峰值开关电流可由电流检测电阻调节。图 33 显示
PFC 栅极和 CSPFC 引脚电压的测得波形。
图 33. 逐周期限流
通电/掉电保护（VIN 引脚）
图 34. 通电/掉电保护工作波形
通过 AC 电压检测，FAN6921AML 可以实现通电/掉电
保护（AC 电压 UVP）。图 34 显示通电/掉电保护的关
键工作波形。采用 VIN 引脚来检测 AC 输入电压电平，
并且 VIN 引脚通过电阻分压器连接至 AC 输入（参见
图 1）；因此，VVIN 电压与 AC 输入电压成正比。当 AC
电压降低且 VVIN 电压低于 1 V 的时间持续 100 ms，会
激活 UVP 保护，并且 COMP 引脚电压被箝位于约
1.6 V。因为 PFC 栅极占空比是通过比较锯齿波形和
COMP 引脚电压确定的，因此较低的 COMP 电压会导
致较短的 PFC 导通时间，因此聚集的能量有限，PFC
输 出 电 压 降 低 。 当 INV 引 脚 电 压 低 于 1.2 V ，
FAN6921AML 立即停止一切 PFC 和 PWM 开关运行直
VDD Hiccup Mode
VDD
Brownout
AC Input
Brownin
OPWM
OPFC
至
VDD 电 压 降 至 关 断 电 压 然 后 又 升 至 导 通 电 压
(UVLO)。
AC Input
激活掉电保护后，所有开关运行都被关断，VDD 电压进入
打嗝模式，持续上下波动。一直到 VVIN 电压高于 1.2 V
（典型值）且 VDD 再次达到导通电压，才会发送 PWM
和 PFC 栅极信号。
图 35. 通电/掉电保护测得波形（适配器应用）
通电/掉电保护测得波形如图 35 所示。
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通过轻载条件下的绿色模式运行和波谷检测，电源系统能
够延长 DCM 运行模式下的波谷开关，并能够进一步减少
开关损耗，从而实现更佳得转换效率。FB 引脚电压与
tOFF-MIN 时间特征曲线如图 38 所示。如图 38 所示，
FAN6921AML 可以延长 tOFF 时间至 2.5 ms，此时开关
频率大约为 400 Hz。
PWM 级
HV 启动和工作电流（HV 引脚）
HV 引脚通过一个电阻器连接至 AC 线路（参见图 1）。
通过采用一个内置的高压启动电路，当 AC 电压被施加到
电源系统时，FAN6921AML 提供一个高电流，向外部
VDD 电容器充电，从而减少控制器的启动时间并在三秒内
提高至标准额定输出电压。为了减少功耗，在 VDD 电压
超过导通电压并进入正常运行后，该高压启动电路会被关
断，从而避免启动电阻产生功耗。
参见图 1 和图 2，FB 引脚电压不仅用于接收次级反馈信
号以确定栅极导通时间，还用于确定 PFC 级电路的导通
或关断状态。在空载或轻载条件下，如果 PFC 级电路设
置为关断，可以减少 PFC 级开关器件的功耗并提高转换
效率。当输出负载减少时，FB 引脚电压降低，因此，
FAN6921AML 能够根据 FB 引脚电压检测输出负载电
平，从而控制 PFC 部分的导通/关断状态。
图 36 显示 VDD 电压和工作电流 IDD 的特征曲线。当 VDD
电压低于 VDD-PWM-OFF 时，FAN6921AML 停止一切开关
运行并关断某些不必要的内部电路，从而减小工作电流。
这样做，从 VDD-PWM-OFF 到 VDD-OFF 的时间会延长，打嗝
模式频率会降低，从而降低输出短路状况下的输入功率。
图 37 显示打嗝模式运行中 VDD 电压和栅极信号的典型
波形。
图 38.
VFB 电压与 tOFF-MIN 时间特征曲线
波谷检测（DET 引脚）
图 36. VDD 与 IDD-OP 特征曲线
当 FAN6921AML 以绿色模式运行时，tOFF-MIN 时间由绿
色模式电路根据 FB 引脚电压电平确定。tOFF-MIN 时间
后，内部波谷检测电路被激活。在 PWM 开关关断时间
内，当变压器电感电流放电至零时，PWM 开关的变压器
电感和寄生电容开始同时谐振。当 PWM 开关的漏极电压
降低时，辅助绕组电压 VAUX 也随之下降，这是因为辅助
绕组与初级绕组成耦合状态。一旦 VAUX 电压进行谐振并
降 为 负 电 压 ， VDET 电 压 就 由 DET 引 脚 进 行 箝 位
（参见图 39）并且 FAN6921AML 被强制输出电流
VDD-ON
IDD-OP
VDD-PWM-OFF
VDD-OFF
IDD-PWM-OFF
IDD-ST
Gate
I
DET。FAN6921AMR 反映并比较此 IDET 电流。如果源电
图 37. 打嗝模式运行中 VDD 电压和栅极信号的典
型波形
流上升至阈值电流，在固定延迟（200 ns，典型值）后
发送 PWM 栅极信号。
绿色模式运行和 PFC 导通/关断控制（FB 引脚）
采用绿色模式来进一步减少系统中的功耗（如开关损
耗）。它采用离线调制技术，根据 FB 引脚电压调节开关
频率。当输出负载减小时，由于次级反馈运动 FB 电压降
低，tOFF-MIN 延长。当 tOFF-MIN（由 FB 电压确定）后，内
部波谷检测电路被激活，用于检测 PWM 开关漏极电压波
谷。当检测到波谷信号时，FAN6921AML 输出 PWM 栅
极信号，导通开关并开始一个新的开关周期。
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随着输入电压升高，辅助绕组反射电压 VAUX（也随着电
流 IDET）升高，并且控制器将 VLIMIT 调节到一个较低的电
平。
RDET 电阻从辅助绕组连接至 DET 引脚。工程人员可以调
节该 RDET 电阻，以获得满足电源系统需要的合适的
VLIMIT 电压。CSPWM 引脚 IDET 电流与 VLIMIT 电压的特征
曲线如图 42 所示。
IDET V N N R
(1)
P
IN
A
DET
图 39. 波谷检测
其中，VIN 是输入电压；NA 是辅助绕组匝数；NP 是初级
绕组匝数。
Start to
I
DET flow out
detect valley
from DET pin
VAUX
0V
Delay, then
trigger gate
signal
VDET
Valley
switching
0V
OPWM
tOFF
图 40. 波谷检测测得波形
图 41. VAUX 与 VIN 之间的关系
高/低压线路过功率补偿（DET 引脚）
通常来说，当功率开关关断时，从栅极信号下降边缘到功
率开关关断存在一个延迟时间。该延迟是因为 PWM 开关
栅极电阻和栅源极电容 CISS 而由控制器的内部传输延迟
和 PWM 开关的关断延迟时间产生的。在不同的 AC 输入
电压下，在 PWM 电流限值相同时，该延迟时间产生不同
的最大输出功率。输入电压越高，产生的最大输出功率越
高，这是因为施加到初级绕组上的电压较高，并且导致较
高的上升斜率电感电流。在相同的延迟下，会产生较高的
峰值电感电流。另外，在输出功率相同时，高线路电压时
的峰值开关电流低于低线路电压时。因此，为了使最大输
出功率在不同输入电压下比较接近，控制器需要调节
CSPWM 引脚的 VLIMIT，用于控制 PWM 开关电流。
参见图 41，在 PWM 开关导通 时间内，输入电压被施加
到初级绕组并且辅助绕组电压 VAUX 与初级绕组电压成正
图 42. IDET 电流与 VLIMIT 电压特征曲线
前沿消隐 (LEB)
比。因此随着输入电压升高，辅助绕组反射电压 VAUX
随着升高。FAN6921AML 还对 DET 引脚电压进行钳位
并 输 出 电 流 IDET 。 由 于 电 流 IDET 随 VAUX 变 化 ，
也
当 PFC 或 PWM 开关导通时，由于输出二极管反向恢复
能量和功率 MOSFET COSS 产生的交互影响会在电流检
测电阻上感应一个电压尖峰。为了阻止该尖峰，内置了一
个前沿消隐时间，并推荐在 CSPWM 引脚和 GND 之间
连接一个小型 RC 滤波器（如 100 Ω，470 pF）。
FAN6921AML 可在 PWM 导通时间内依赖该电流 IDET
从而调节 PWM 开关的电流限值，实现高/低压线路过功
率补偿。
，
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PWM 级电路保护
输出过压保护（DET 引脚）
参见图 44，在 PWM 变压器电感器放电期间，辅助绕组
电压从次级绕组反射得到，因此 DET 引脚的稳定电压与
输出电压成正比。FAN6921AML 可以在 tOFF 消隐时间后
对该稳定电压电平进行采样，从而实现输出过压保护。该
tOFF 消隐时间用于忽略 PWM 变压器漏电感中的电压振
荡。该采样稳定电压电平与内部阈值电压 2.5 V 进行比
较，一旦激活保护功能，FAN6921AML 就进入闩锁
模式。
VDD 引脚过压保护 (OVP)
VDD 过压保护功能用于防止 VDD 电压高于器件应力额定
电压时器件被损坏。在 VDD OVP 情况下，控制器立即终
止一切开关运行，并进入闩锁关断模式，直至断开 AC
插头。
可调节的过温保护和外部闩锁触发（RT 引脚）
图 43 是带有 RT 引脚内部模块的典型应用电路。如图所
示，RT 引脚输出恒流 IRT，因此可以获得 RT 引脚上的电
压 VRT，即 IRT 电流乘以电阻（由 NTC 电阻和 RA 电阻组
成）。如果 RT 引脚电压低于 0.8 V 并且持续时间为去抖
时间，会激活闩锁模式并终止一切 PFC 和 PWM 开关
运行。
在输出过压情况，通过这种逐周期采样方式，控制器可以
和
实现快速保护。保护电压电平可由外部电阻分压器 RA
RDET 的比例确定。DET 引脚的稳定电压可以表达为以下
方程式：
RA
VDET N N V
S
(2)
RT 引脚通常用于通过 NTC 电阻实现过温保护，并对其
它保护功能提供外部闩锁触发。工程人员可以采用一个外
部触发电路（如晶体管）来拉低 RT 引脚并激活控制器闩
锁模式。
A
O
RDET RA
PWM
Gate
通常来说，外部闩锁触发需要快速激活，因为它通常用于
异常状况下保护电源系统。因此，一旦 RT 引脚电压低于
0.5 V，RT 引脚的保护性去抖时间设置为大约 100 µs。
对于过温保护，由于温度不能立即改变，因此 RT 引脚电
压也是缓慢降低。可调节 OTP 的去抖时间不需要快速响
应。为了防止 RT 引脚由于精确测试条件（如照明测试）
出现不恰当的闩锁触发，当 RT 引脚触发电压高于 0.5 V
时，去抖时间被设置为大约 10 ms。为了避免 RT 引脚不
恰当的触发，建议添加一个小型电容器（如 1000 pF），
与 NTC 和 RA 电阻并联。
t
NA
NS
VAUX
VO
t
FAN6921
Adjustable Over-
Temperature protection &
External Latch triggering
NA
NP
PFC _VO
NA
I
RT=100µA
RA
sampling
here
VO
NS RDET RA
VDET
12
RT
Debounce
time
Latched
0.8V
0.5V
NTC
RRT
tOFF
blanking
110µs
10ms
图 43. 可调节过温保护
0.3V
t
图 44. 输出过压检测工作波形
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开环、短路和过载保护（FB 引脚）
VCC 欠压锁定（UVLO，VDD 引脚）
参见图 45，在 FAN6921AML 外部，FB 引脚连接至光电
耦合器晶体管的集电极。在 FAN6921AML 内部，FB 引
脚通过一个 ~5 k的电阻连接至内部电压偏置。
参见图 36 和图 37，导通和关断 VDD 阈值电压分别固定
在 18 V 和 10 V。在启动期间，保持电容器（VDD 电容
器）由 HV 启动电流充电，直至 VDD 电压达到导通电
随着输出负载增大，输出电压降低，并且初级侧光电耦合
器晶体管的灌电流减小。因此，FB 引脚电压因内部电压
偏置而升高。在开环、输出短路或过载条件下，该灌电流
进一步减小并且 FB 引脚电压由内部偏置电压拉至高电
平。当 FB 引脚电压高于 4.2 V 的时间达到 50 ms，会激
活 FB 引脚保护。
压。在输出电压上升到额定电压并从辅助绕组向 VDD 电
容器传输能量之前，该保持电容器必须维持运行所需的
VDD 电压能量。当 VDD 电压达到导通电压，如果在 VDD
电压降至关断电压 VDD-PWM-OFF 之前未触发保护功能，
FAN6921AML 就会开始所有开关运行。
图 45. FB 引脚开环、短路、过载保护
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物理尺寸
图 46. 16 引脚小尺寸封装 (SOIC)
封装图纸是作为一项服务而提供给考虑选用飞兆半导体产品的客户。具体参数可能会有变化，且不会做出相应通知。请注意图纸上的
版本和/或日期，并联系飞兆半导体代表核实或获得最新版本。封装规格并不超出飞兆公司全球范围内的条款与条件，尤其指保修，保修
涵盖飞兆半导体的全部产品。
随时访问飞兆半导体在线封装网页，可以获得最新的封装图：
http://www.fairchildsemi.com/packaging/.
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