《输出大功率的CCM型PFC控制器UCC28019》由会员分享，可在线阅读，更多相关《输出大功率的CCM型PFC控制器UCC28019（23页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、输出大功率的CCM型PFC控制器UCC28019在用于大于1kw的AC/DC中，如何更简单优秀地处理好PFC部分是电源工 程师的一个难题。UCC28019给出了全新的解决方案，仅用一支8PIN的IC及少 数外围元件即可解决问题。主要特色如下： 不用检测线路电压。 内部定频在65KHz，易于处理EMI。 最大占空比达97%。 逐个周期峰值电流跟制。 开环检测。主要用于大功率的AC/DC，如服务器，通讯整流模块，工业电源等。UCC28019典型应用电路如图1，方框电路如图2。外部元件非常简捷。U-C-C2B01S图1 UCC28019的典型应用PFC控制电路各引脚功能如下：GATE 8PIN栅驱动
2、。IC内集成一个推挽式驱动器，有1.5A源出2A漏入 能力，输出高电平为12.5V。GND 1PIN IC的公共端。ICOMP 2PIN电流环的补偿端。跨导放大器的输出。用一支电容接到GND 提供补偿。同时作电流控制环中的的平均电流检测。如果ICOMP上的电压低于 0.6V，则控制器被禁止。ISENSE 3PIN电感电流检测端。外部电流检测电阻上的电压降从此端送 入，它代表通过升压电感中的瞬时电流将此电压均衡后以消除噪声的影响。做软 式过流限制。此电感电流为逐个周期的峰值电流限制(PCL)。若峰值电流超出可 立即关断栅驱动输出。用一支220 Q电阻接于此端和电流检测电阻之间以限制浪 涌冲击电流
3、进入。VCC 7PIN IC供电端。它的UVLO可以令控制器在VCC超过10.5V时开 始工作，低于9.5V时关断。用0.1uf瓷介电容做旁路，接于VCC到GND，用于 高频滤除噪声。VCOMP 5PIN电压环补偿。跨导型电压误差放大器的输出，用一个电阻 电容网络从此端接到GND，以提供补偿。VCOMP被控在GND，直0 VCC， VINS和VSENSE全部超出阈值电压。一旦这些条件满足，VCOMP即充电，一 直到VSENSE电压达到正常调节水平的95%。当遇到增强的动态响应(EDR)时， 附加一个电流到VCOMP以减小充电时间，EDR的附加电流在软起动时被禁止， 软起动与此端电容量成正比。V
4、INS 4PIN输入AC电压检测端。作布朗输出检测，在系统AC电压超过 正常工作电平时或低于设置的布朗输出保护水平时，IC即相应动作。用一个过 滤的分压网络接于整流后结点到GND，将分压点接于此端。起动时，控制器被 禁止，直到VINS电压超出阈值1.5V才开始软起动。控制器在VINS降到布朗 输出保护点0.8V时被禁止，直到VINS和VSENSE电压超出其使能阈值时才起 动新的软起动周期。7731 土图2 UCC28019的内部等效方框电路VSENSE 6PIN输出电压检测。外部用一个电阻分压器从此端到PFC输出 电压，提供输出电压的反馈检测。用一个小电容从此端接到GND,以滤除高频 噪声。待
5、机时禁止控制器并放掉VCOMP的电荷。在VSENSE端电压降到阈值 以下0.8V时，即为待机。一个内部100nA电流源将VSENSE拉到GND，以作 为开环保护。包括此端断线以及输出过压保护(OVP)。此时将禁止栅驱动输出。这时VSENSE电压超出105%的基准电压，增强的动态响应可重新令输出电压在 系统线路或负载导致VSENSE电压降到基准的95%以下时回到正常调整率水平。 UCC28019工作描述UCC28019是一个用于功率因数校正，工作在固定频率连续导通模式的升压 变换器的控制IC。UCC28019仅需要少数外接元件，用于PFC的预调整器。它 的工作频率在内部固定于65KHz，以确保传
6、导EMI噪声在EN55022的标准150 KHz以下。其内部5V基准可精确调节输出电压，以应对AC 85265V输入。并可以从 空载到满载适于200W-2KW的输出功率水平。其调节有两个环路。内部电流环用于均衡平均输入电流使之匹配正弦输入电 压。在轻载时，取决于升压电感值。电感电流可以进入断续，但仍满足IEC1000-3-2 的D级标准。输出电压环用于调节输出电压，它取决于内部增益参数，并保持 在待机状态下电流波形仅有最小的畸变。给 UCC28019 供电.UCC28019由外偏置源供电。推荐由外部辅助稳压源供电。它没有采用自行 起动的方法供电。自行起动从输入高压源通过电阻降压，电容储能并保持
7、VCC 电压直到从偏置源供电。VCC的最小窗口与保持电容配合。在正常工作时，工作电流给外部开关供电，加入足够的旁路电容，以保持 VCC电压纹波最小，最小电容取0.1uf1uf。器件偏置工作时，有几个状态。起动时，VCC处在欠压锁定状态。设置最小 的工作直流电压，有两个UVLO阈值。当超出开启阈值时，控制器导通。若VCC 降到低的关断阈值时，控制器即关闭。在UVLO期间，器件工作电流很小。器 件开启后，软起动开始，为防止输出过冲，偏置电压必须稳定。器件消耗正常工 作电流，若几个故障条件出现，或进入待机状态时，仅消耗待机电流。2.9itia200pA图3 UCC28019的VCC供电状态 软起动.
8、VCOMP电压环跨导放大器的输出端在UVLO, IBOP, OLP/STANDBY期 间拉为低电平。在故障条件移去后，软起动控制VCOMP端的上升速率，以得到 占空比作为时间函数线性地增大。软起动中，30uA的恒流源进入补偿元件，使 此端电压线性上斜直到输出电压达到最终值的85%。在这一点，源电流开始减小 直到输出电压达到最终值的95%。软起动时段由误差放大器补偿元件值控制。用 户可以此调节设计所要的环路覆盖频率，一旦Vout超过设定电压的95%，EDR 就不会长期禁止。软起动电路如图4。for SENSE 4.75 V du ling So ff-Start图4 UCC28019的软起动电路
9、功能 系统保护系统水平保护特点维持系统的安全工作，输出保护如图5。图5 UCC28019的输出保护状态图 6 UCC28019 的 UVLO 功能 VCC欠压锁定.(UVLO)在起动中，UVLO保持器件关断状态直到VCC上升到10.5V以上的起动值 VCCon，设置1V的窗口 UVLO以限制噪声。在VCC降到9.5V时关断。如图6 所示。 布朗输出保护.VINS提供给设计师在PFC级一个设置所要的AC RMS电压水平的方法。 低于此电压，则关断PFC。这保护了在低压时过大的输入电流超出导致的系统过 热。此外，由于VCC的起动也直接从线路电压处供给，IBOP保护电路在AC低 压时停止工作，如图7
10、。RcttifiM AC Line r/W,图7 UCC28019的布朗输出保护(IBOP)输入线路电压的检测直接从整流的AC主干线电压经电阻分压器并滤波后 提供，并送到VINS输入。IBOP在器件待机时VINS降到0.8V以下。(VINS BRONout-th)在VINS上升到1.5V的VINS BRONout-th以上时，从VINS端的偏置 电流源少于0.1uA，分压网络的最大电阻值选择时要有最小功耗，以令其工作在 低的待机状态。PCB布局也要考虑，此外还取决于所选的电阻类型。首先，选择rVINS1，按最高谐振阻值，然后选择rVINS2。*心以做血2心卜 V位理京*掘曲闵一 #匚醐me恒
11、此处，VF-BRIDGE为整流桥正向压降。/ ，JTJ.* J.W W&/枷=功耗为：滤波电容Cvins有两个功能：第一个，抑制电压纹波水平到BROWN-OUT 阈值能接受，防止误触发IBOP。第二个，Cvins延迟一下布朗输出保护动作， 给出半个周期时间，以应对准确的布朗输出保护事件。按下式选择：广 佑?.E,5誓* IN时修如皿【骨J1-4- /r. * half此处，Vjn-rms是最低工作的RMS输入电压. 输出过压保护.(OVP)Voutgp)为输出电压超出规定值5%时，导致VSENSE超出5.25V阈值,Vovp 令电压控制环旁路，栅驱动输出被禁止，直到VSENSE返回到5.25V
12、以下。例 如对于400V系统Vout(ovp)为420V。 开环保护/待机(OLP/STANDBY).(图8)uutput voltage SteiKl by .-ervolageLKDERVOL-.SE525V A4.75W AQPENI LOOP PROTECTION/ SHTANDGYO图8 UCC28019的OVP和开环保护如果输出电压反馈元件故障断开了从VSENSE的信号。误差放大器将会增 大输出驱动的占空比，为防止此现象，内部要拉下VSENSE，强制其为低电平。 如果输出电压降到标准值的16%，会使VSENSE降下0.8V到待机状态。此时 PWM开关停止，器件仍工作，但待机电流降到
13、3mA以下。这个关断特色给设 计师一个从外部拉低VSENSE的选择设计。 输出欠压检测(UVD)/加强动态响应.在大通道负载时，增强动态响应(EDR)可以加速低带宽的电压环的响应速度。 过流保护.电感电流由Rsense检测，一个低值电阻放在输入整流器回程处。电阻另一 边接系统地。此电阻上的电压是负的，这里有两个过流保护特点，峰值电流限制， (PCL)应对电感饱和，软过流(SOC)保护，应对输出过载。见图9。图9 UCC28019的软过流(SOC)保护和峰值过流保护(PCL) 软过流.软过流(SOC)限制输入电流，SOC在电流检测电压达到-0.73V时激活，改变了内部的VCOMP电平，由控制环调
14、节去减小PWM占空比。 峰值电流限制.(PCL)峰值电流限制为逐个周期式限流。当电流检测电阻压降达到-1.08V时，PCL 激活，终止开关周期。ISENSE上的电压由固定增益放大，然后前沿消隐以改善 噪声免除，防止错误触发。 电流检测电阻.电流检测电阻Rsense用于SOC的最小阈值。Vsoc=0.66V。为防止在正常工 作时触发此阈值，内部有一个非线性功率限制的增益，根据它来减小占空比。此 电阻典型按过载电流即峰值电感电流超出25%计算。n ，审广网酝住gy由于Rsense为平均输入电流，最坏情况的功耗在最低线输入时电流最大，电 阻功耗以此给出：峰值电流限制(PCL)保护时关断输出驱动，此时
15、检测电阻上的电压为PCL阈 值VPCL，最大峰值电流IPCL为：Vr - pri 栅驱动.栅驱动输出设计用一个电流最佳化结构直接驱动整个MOSFET的大值的栅 电容，令其快速开启和关断。内部箝位限制此电压不高于12.5V，外部的栅驱动 电阻Rgate限制上升时间，防止寄生电感产生的振铃，以此减小EMI。电阻的最 终值取决于寄生元件及Layouto用一支10K电阻紧靠栅接于栅和GND之间，以 放掉栅电荷保护瞬间的dv/dt触发导通。见图10。图10 UCC28019的栅驱动电路 电流环.整个系统电流环由平均电流放大器级，脉宽调制器级，外部升压电感和外部 电流检测电阻组成。 ISENSE 和 ICOMP 功能.负极性的信号从电流检测电阻经缓冲，倒相送到ISESE输入端，内部正信 号被电流放大器均衡后，输出处即ICOM端。ICOMP端上的电压正比于平均电 感电流，一支外部电容接到GND和ICOMP端，用于电流环的补偿和电流纹波 滤波。均衡电流放大器的增益由内部VCOMP的电压决定，此增益为非线性，它 根据世界各处AC电压范围决定。在故障和待机状态时，ICOMP接到4V电压(在
