tda4863_v2-1.fm

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/Infineon-TDA4863-DS-v02_01-en-html.html
background image

N e v e r   s t o p   t h i n k i n g .

Datasheet, Version 2.1, 18 Feb 2005

Power Management & Supply

PFC-DCM IC

Boost Controller

TDA4863/TDA4863G

Power-Factor Controller (PFC)
IC for High Power Factor
and Active Harmonic Filter

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/Infineon-TDA4863-DS-v02_01-en-html.html
background image

Edition 2005-02-18
Published by Infineon Technologies AG,

St.-Martin-Strasse 53,

D-81541 München

©

 Infineon Technologies AG 1999.

All Rights Reserved.

Attention please!
The information herein is given to describe certain components and shall not be considered as warranted charac-

teristics.
Terms of delivery and rights to technical change reserved.
We hereby disclaim any and all warranties, including but not limited to warranties of non-infringement, regarding 

circuits, descriptions and charts stated herein.
Infineon Technologies is an approved CECC manufacturer.

Information
For further information on technology, delivery terms and conditions and prices please contact your nearest Infi-

neon Technologies Office in Germany or our Infineon Technologies Representatives worldwide (see address list).

Warnings
Due to technical requirements components may contain dangerous substances. For information on the types in 

question please contact your nearest Infineon Technologies Office.
Infineon Technologies Components may only be used in life-support devices or systems with the express written 

approval of Infineon Technologies, if a failure of such components can reasonably be expected to cause the failure 

of that life-support device or system, or to affect the safety or effectiveness of that device or system. Life support 

devices or systems are intended to be implanted in the human body, or to support and/or maintain and sustain 

and/or protect human life. If they fail, it is reasonable to assume that the health of the user or other persons may 

be endangered.

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

CoolMOST™, CoolSET™ are trademarks of Infineon Technologies AG.

TDA4863/TDA4863G
 
Revision History:

2005-02-18

Datasheet

Previous Version: V2.0

Page

Subjects ( major changes since last revision )

Update package information

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/Infineon-TDA4863-DS-v02_01-en-html.html
background image

TDA4863

Table of Contents

Page

Version 2.1

3

 2005-02-18

1

Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  4

1.1

Features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  4

1.2

Improvements Referred to TDA 4862  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  4

1.3

Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  5

1.4

Pin Configuration  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  6

1.5

Block Diagram  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  8

2

Functional Description  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  9

2.1

Introduction   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  9

2.2

IC Description   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  9

2.3

Voltage Amplifier  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  9

2.4

Overvoltage Regulator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  10

2.5

Multiplier   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  10

2.6

Current Sense Comparator, LEB and RS Flip-Flop . . . . . . . . . . . . . . . . . .  10

2.7

Zero Current Detector  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  10

2.8

Restart Timer  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  11

2.9

Undervoltage Lockout  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  11

2.10

Gate Drive  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  11

2.11

Signal Diagrams   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  12

3

Electrical Characteristics  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  13

3.1

Absolute Maximum Ratings  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  13

3.2

Characteristics  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  14

3.3

Electrical Diagrams  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  17

4

Application Circuit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  21

4.1

Results of THD Measurements with Application Board P

out

= 110 W   . . . .  22

5

Package Outlines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  25

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/Infineon-TDA4863-DS-v02_01-en-html.html
background image

Version 2.1

4

 2005-02-18

Type

Ordering Code

Package

TDA4863

Q67040-S4452

PG-DIP-8-4

TDA4863G

Q67040-A4451

PG-DSO-8-3

 

Power-Factor Controller (PFC)
IC for High Power Factor
and Active Harmonic Filter

TDA4863

Final Data

Boost Controller

PG-DIP-8-4

PG-DSO-8-3

1

Overview

1.1

Features

• IC for sinusoidal line-current consumption
• Power factor achieves nearly 1
• Controls boost converter as active harmonic

filter for low THD

• Start up with low current consumption
• Zero current detector for discontinuous

operation mode

• Output overvoltage protection
• Output undervoltage lockout
• Internal start up timer
• Totem pole output with active shut down
• Internal leading edge blanking LEB
• Pb-free lead plating; RoHS compliant

1.2

Improvements Referred to TDA 4862

• Suitable for universal input applications with low THD at low load conditions
• Very low start up current
• Accurate OVR and V

ISENSEmax

 threshold

• Competition compatible V

CC

 thresholds

• Enable threshold referred to V

VSENSE

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/Infineon-TDA4863-DS-v02_01-en-html.html
background image

TDA4863

Overview

 Version 2.1

5

 2005-02-18

 

 

Figure 1

Typical application

1.3

Description

The TDA4863 IC controls a boost converter in a way that sinusoidal current is taken from
the single phase line supply and stabilized DC voltage is available at the output. This
active harmonic filter limits the harmonic currents resulting from the capacitor pulsed
charge currents during rectification. The power factor which decibels the ratio between
active and apparent power is almost one. Line voltage fluctuations can be compensated
very efficiently.

AC line

DC Output

Volage

GND

TDA4863

RF-Filter

and

Rectifier

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/Infineon-TDA4863-DS-v02_01-en-html.html
background image

TDA4863

Overview

Version 2.1

6

 2005-02-18

 

1.4

Pin Configuration

 

Figure 2

Pin Configuration of TDA4863

1 VSENSE

2 VAOUT

3 MULTIN

4 ISENSE

8 VCC

7 GTDRV

6 GND

5 DETIN

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/Infineon-TDA4863-DS-v02_01-en-html.html
background image

TDA4863

Overview

 Version 2.1

7

 2005-02-18

 

Pin Definitions and Functions
Pin

Symbol Description

1

VSENSE Voltage Amplifier Inverting Input

VSENSE is connected via a resistive divider to the boost converter 
output. With a capacitor connected to VAOUT the internal error 
amplifier acts as an integrator.

2

VAOUT

Voltage Amplifier Output
V

VAOUT

 is connected internally to the first multiplier input. To prevent 

overshoot the input voltage will be clamped internally at 5 V. Input 
voltage less then 2.2 V inhibits the gate driver. If the current flowing 
into this pin is exceeding an internal threshold the multiplier output 
voltage is reduced to prevent the MOSFET from overvoltage damage.

3

MULTIN Multiplier Input

MULTIN is the second multiplier input and is connected via a resistive 
divider to the rectifier output voltage.

4

ISENSE Current Sense Input

ISENSE is connected to a sense resistor controlling the MOSFET 
source current. The input is internally clamped at -0.3 V to prevent 
negative input voltage interaction. A leading edge blanking circuitry 
suppresses voltage spits when turning the MOSFET on.

5

DETIN

Zero Current Detector Input
DETIN is connected to an auxiliary winding monitoring the zero 
crossing of the inductor current.

6

GND

Ground

7

GTDRV

Gate Driver Output
GTDRV is the output of a totem-pole circuitry for direct driving a 
MOSFET. An active shutdown circuitry ensures that GTDRV is low if 
the IC is switched off.

8

VCC

Positive Voltage Supply
If V

CC

 exceeds the turn-on threshold the IC is switched on. When V

CC

 

falls below the turn-off threshold it is switched off and power 
consumption is very low. An auxilliary winding is charging a capacitor 
which provides the supply current. A second 100 nF ceramic capacitor 
should be added to V

CC

 to absorb supply current spikes required to 

charge the MOSFET gate capacitance.

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/Infineon-TDA4863-DS-v02_01-en-html.html
background image

TDA4863

Overview

Version 2.1

8

 2005-02-18

 

1.5

Block Diagram

 

Figure 3

Internal Bolck Diagram

GTDRV

Reference

Voltage

Vref

Gate

Drive

+

-

Voltage

Amp

Multiplier

RS

Flip-Flop

+

-

UVLO

Restart

Timer

+

-

Detector

VSENSE

VAOUT

MULTIN

ISENSE

DETIN

VCC

GND

+

-

Current

Comp

multout

+

+

-

-

Inhibit

time delay

2.2V

0.2V

2.5V

uvlo

active

shut down

1.5V

1.0V

12.5V

10V

t

dVA

=2us

t

res

=150us

t

dsd

=70ns

20V

+

1V

Inhibit

Enable

OVR

0.5V

1V

3.5V

Vref

-

+

+

-

Clamp

Current

5V

+

-

5.4V

LEB

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/Infineon-TDA4863-DS-v02_01-en-html.html
background image

TDA4863

Functional Description

 Version 2.1

9

 2005-02-18

 

2

Functional Description

2.1

Introduction

Conventional electronic ballasts and switch mode power supplies are designed with a
bridge rectifier and a bulk capacitor. Their disadvantage is that the circuit draws power
from the line when the instantaneous AC voltage exceeds the capacitors voltage. This
occurs near the line voltage peak and causes a high charge current spike with following
characteristics: The apparent power is higher than the real power that means low power
factor condition, the current spikes are non sinusoidal with a high content of harmonics
causing line noise, the rectified voltage depends on load condition and requires a large
bulk capacitor, special efforts in noise suppression are necessary.
With the TDA4863 preconverter a sinusoidal current is achieved which varies in direct
instantaneous proportional to the input voltage half sine wave and so provides a power
factor near 1. This is due to the appearance of almost any complex load like a resistive
one at the AC line. The harmonic distortions are reduced and comply with the IEC555
standard requirements.

2.2

IC Description

The TDA4863 contains a wide bandwidth voltage amplifier used in a feedback loop, an
overvoltage regulator, an one quadrant multiplier with a wide linear operating range, a
current sense comparator, a zero current detector, a PWM and logic circuitry, a totem-
pole MOSFET driver, an internal trimmed voltage reference, a restart timer and an
undervoltage lockout circuitry.

2.3

Voltage Amplifier

With an external capacitor between the pins VSENSE and VAOUT the voltage amplifier
forms an integrator. The integrator monitors the average output voltage over several line
cycles. Typically the integrator´s bandwidth is set below 20 Hz in order to suppress the
100 Hz ripple of the rectified line voltage. The voltage amplifier is internally compensated
and has a gain bandwidth of 5 MHz (typ.) and a phase margin of 80 degrees. The non-
inverting input is biased internally at 2.5 V. The output is directly connected to the
multiplier input.
The gate drive is disabled when VSENSE voltage is less than 0.2 V or VAOUT voltage
is less than 2.2 V.
If the MOSFET is placed nearby the controller switching interferences have to be taken
into account. The output of the voltage amplifier is designed in a way to minimize these
inteferences.

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/Infineon-TDA4863-DS-v02_01-en-html.html
background image

TDA4863

Functional Description

Version 2.1

10

 2005-02-18

 

2.4

Overvoltage Regulator

Because of the integrator´s low bandwidth fast changes of the output voltage can’t be
regulated within an adequate time. Fast output changes occur during initial start-up,
sudden load removal, or output arcing. While the integrator´s differential input voltage
remains zero during this fast changes a peak current is flowing through the external
capacitor into pin VAOUT. If this current exceeds an internal defined margin the
overvoltage regulator circuitry reduces the multiplier output voltage. As a result the on
time of the MOSFET is reduced.

2.5

Multiplier

The one quadrant multiplier regulates the gate driver with respect of the DC output
voltage and the AC half wave rectified input voltage. Both inputs are designed to achieve
good linearity over a wide dynamic range to represent an AC line free from distortion.
Special efforts are made to assure universal line applications with respect to a 90 to
270 V AC range.
The multiplier output is internally clamped at 1.3 V. So the MOSFET is protected against
critical operating during start up.

2.6

Current Sense Comparator, LEB and RS Flip-Flop

An external sense resistor transfers the source current of the MOSFET into a sense
voltage.The multiplier output voltage is compared with this sense voltage.
To protect the current comparator input from negative pulses a current source is inserted
which sends current out of the ISENSE pin every time when V

ISENSE

-signal is falling

below ground potential. The switch-on current peak of the MOSFET is blanked out via a
leading edge blanking circuit with a blanking time of typically 200 ns.
The RS Flip-Flop ensures that only one single switch-on and switch-off pulse appears at
the gate drive output during a given cycle (double pulse suppression).

2.7

Zero Current Detector

The zero current detector senses the inductor current via an auxiliary winding and
ensures that the next on-time of the MOSFET is initiated immediately when the inductor
current has reached zero. This diminishes the reverse recovery losses of the boost
converter diode. The MOSFET is switched off when the voltage drop of the shunt resistor
reaches the voltage level of the multiplier output. So the boost current waveform has a
triangular shape and there are no deadtime gaps between the cycles. This leads to a
continuous AC line current limiting the peak current to twice of the average current.
To prevent false tripping the zero current detector is designed as a Schmitt-Trigger with
a hysteresis of 0.5 V. An internal 5 V clamp protects the input from overvoltage

Maker
Infineon Technologies
Datasheet PDF Download