ucc28180中文资料【全】要点.pdf
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1、可编程频率, 连续传导模式 (CCM) ,升压 功率因数校正 (PFC) 特性说明 ? 8 引脚解决方案(无需交流线路感测) ?宽范围可编程开关频率 (对于金属氧化 物半导体场效应晶体管 (MOSFET) 和基 于绝缘栅双极型晶体管式(CCM) 下,以 便实现交流 - 直流前端内升压预稳压器 (IGBT) 的 PFC 控制器为 18kHz 至 250kHz) ?针对 iTHD 的经调整电流环路 ?减少的电流感测阀值(最大限度地减少 并联中的功率耗散) ? 平均电流模式控制 ? 软过流和逐周期峰值电流限制保护 ? 具有滞后恢复功能的输出过压保护 ? 可闻噪声最小化电路 ? 开环检测 ? 在输出过
2、压和欠压条件下提高动态响 应 ? 96% 的最大占空比(典型值) ? 针对无负载稳压的突发模式 ? VCC 欠压闭锁 (UVLO),低附加动态功 耗电流 (ICC) 启动 ( VSENSE4.75 V的 EDR 功能未激活,直到软启动完成。该在软 切换保护( SOC )状态(因为互相UVD 和 SOC 冲突) UVD 被禁用。 过电流保护 电感电流由 RISENSE ,在输入整流 器的返回路径的低值电阻器感测。的另 一侧电阻器被连接到系统地。电压感测 在感测电阻器的整流器侧和是总是消极 的。在 ISENSE电压由 -2.5 固定增益缓 冲以提供一个正的内部信号目前的功 能。有两个过电流保护功能
3、; 软过流 (SOC )可防止在输出和峰值电流限制 (PCL )的过载防止电感饱和。 软过流( SOC ) 软过流 (SOC ) 限制了输入电流。 SOC 被激活时,在 ISENSE 电流检测电压达到 -0.285 V.这是一种软控制, 因为它不直 接切断栅极驱动器。 取而代之的是 4k 的电阻连接 VCOMP 接地以放电 VCOMP 和 控制回路被调整为减小PWM 占空比循 环。欠压检测( UVD )SOC 中被禁用。 峰值电流限制( PCL ) 峰值电流限制 (PCL )运行在一个逐 周期的基础。当 ISENSE 电流检测电压达 到-0.4 V ,PCL被激活,立即终止有源 开关周期。 P
4、CL是前沿消隐以提高打击 虚假触发的抗干扰能力。 电流检测电阻器, RISENSE 电流检测电阻, RISENSE ,是用软过 流 (SOC ) 的最小阈值大小, VSOC(分钟) 。 为了避免在正常操作期间触发此阈值, 从而导致降低的占空比,所述电阻的尺 寸为 10的过载电流超过峰值电感电 流, 由于 RISENSE “看到”的平均输入电流, 最坏情况下的功耗发生在输入低线输入 时当前是在它的最大值。功率由检测电 阻耗散由下式给出: 峰值电流限制 (PCL )保护关闭输出 驱动器时检测电阻两端达到电压在PCL 门槛,VPCL 。绝对最大峰值电流, IPCL, 由下式给出: 栅极驱动器 GAT
5、E 输出设计有一个电流最佳化 的结构,可直接驱动总的大值在高导通 和关断速度 MOSFET/ IGBT栅极电容。内 部钳位电压限制在MOSFET 栅极至 15.2 V (典型值) 。 当 VCC 电压低于 UVLO 水平, GATE 输出在开关状态。 外部栅极驱动电 阻,RGATE ,可以用来限制上升和下降时 间和抑制振铃引起的寄生电感和栅极驱 动电路的电容和减少EMI。的最终值电 阻取决于与布局和其它考虑相关的寄生 元件。一个 10 千欧电阻靠近 MOSFET/ IGBT的栅极,栅极与地之间,放电寄生 栅电容并有助于防止意外的dv / dt触 发导通。 电流回路 整个系统的电流回路包括电流平
6、均 放大器级, 脉冲宽度调制器的 (PWM)的 阶段中,外部升压电感阶段和外部电流 传感电阻器。 ISENSE和 ICOMP 功能 从所述电流检测电阻的负极性信号 被缓冲并倒在 ISENSE输入。 该内部阳性 信号然后由电流放大器(GMI ) ,其输出 是 ICOMP 引脚平均。该电压上ICOMP 正 比于平均电感电流。一个外部电容器到 GND 被施加到 ICOMP 引脚电流回路补偿 和电流纹波过滤。平均放大器的增益是 由内部 VCOMP 电压决定。这个增益是非 线性的,以适应在全球范围内的AC线电 压范围。 ICOMP 连接到 3-V 的内部每当 OVP_H ,ISOP或 OLP被触发。 脉
7、宽调制器 该 PWM 阶段 ICOMP 信号与周期性的斜坡 进行比较,以产生前沿调制输出信号是 高时的斜坡电压超过ICOMP 电压。斜坡 的斜率被定义内部VCOMP 电压的非线性 函数。 PWM 输出信号总是从低处的周期 开始,由内部时钟触发。输出保持低的 最小关断时间, tOFF_min,之后,斜直 线上升到相交 ICOMP 电压。该斜坡路口 ICOMP 决定 tOFF的, 因此脱下。由于 DOFF = VIN / VOUT 由升压拓扑方程,并且由 于 VIN为正弦波形,并且由于ICOMP 正 比于电感电流,它如下所述控制环路迫 使电感电流跟随输入电压波形的形状来 维持升压调节。因此,平均输
8、入电流也 正弦波形。 控制逻辑 该 PWM 比较器级的输出被输送到门 驱动级,受试者通过各种控制保护功能 并入设备。 GATE输出占空比可以高达 98,但总是有一个最小关断时间 tOFF_min。正常的工作周期操作可直接 通过 OVP_H 和中断 PCL 。 UVLO ,ISOP , ICOMMP 和 OLP / 待机也终止 GATE 输出脉 冲, 并进一步抑制输出直到SS操作可以 开始。 电压回路 PFC控制器的外部控制回路的电压 回路。该循环由 PFC输出传感阶段,电 压误差放大器级,和非线性增益生成。 输出感应 从 PFC输出电压至 GND 的电阻分压 器网络形成的感应块电压控制循环。电
9、 阻率是由所需要的输出电压和内部5 V 调节基准确定电压。极低的偏置电流在 VSENSE 输入允许的最高可行的电阻值 的选择。最低的功耗和待机电流。一个 小电容从 VSENSE 至 GND 用于过滤信号在 高噪音的环境。该过滤器的时间常数一 般应小于 100 微秒。 电压误差放大器 跨导误差放大器 (GMV )产生的输出 电流正比于之间的差在VSENSE 电压反 馈信号与内部 5 V 的基准。这种输出电 流充电或放电在 VCOMP 引脚的补偿电容 网络,建立适当的VCOMP 电压系统运行 条件。适当选择补偿网络组件产生了稳 定的 PFC 前置调节器在整个 AC线路范围 和 0至 100的负载范
10、围。总电容也决 定了率的高层的 VCOMP 电压的软启动, 如前面所讨论。期间任何故障或待机状 态排出放大器的输出VCOMP 被拉至 GND 补偿电容的初始零状态。通常,大的电 容器具有一个串联电阻可延迟完全放电 为它们各自的时间常数(其可以是几百 毫秒) 。如果 VCC 偏置电压 UVLO 后迅速 取出,在 VCOMP 正常放电晶体管驱动丢 失和大电容器可以留给与它实质性电 压,否定后续软启动的好处。该 UCC28180 采用哪些工作没有VCC 偏置并 联放电路径,以进一步放电VCC后补偿 网络被除去。如果输出电压扰动超过 5, 并且输出过电压(OVD ) 或欠压 (UVD ) 是检测到时,
11、 OVD 或 UVD 函数调用 EDR 紧接增加电压误差放大器跨导至约280 s。 这个更高的增益有利于更快的充电 或放电的补偿电容新的操作水平。当输 出电压扰动大于 107VREF 出现在 VSENSE 输入, 4-k 电阻连接 VCOMP 到 地迅速减少 VCOMP 电压。当输出电压扰 动大于 109的 VREF ,将门关闭输出, 直至 VSENSE 低于 102调控。 非线性增益代 在 VCOMP 的电压被用来设置当前放 大器的增益和 PWM 斜坡斜率。这个电压 是受由 SOC 的函数的变形例,如前面所 讨论。一起的电流增益和PWM 斜坡调整 到不同的系统工作条件下(由ACline 设置
12、电压和输出负载水平) ,为 VCOMP 改变,以提供低失真,高功率因数,输 入电流波形状追随输入电压。 设计实例 设计目标 这个例子说明了设计过程和元件选择为 利用 UCC28180连续模式功率因数校正 升压转换器。相关的设计公式显示了通 用输入, 360-W PFC 变换器具有390 V 的输出电压 表 1. 设计目标参数 下面的过程是指在图30 所示的原理图。 电流计算 输入保险丝,整流桥,和输入电容是根 据输入电流计算选中。首先,确定最大 平均输出电流, IOUT (最大值): 最大输入的RMS线电流, IIN_RMS (最 大) , 使用来自表 1 的参数和的效率和功 率因数初始假设计
13、算: 基于所述计算出的RMS 值,最大输入电 流, IIN (max )和最大平均输入电流, IIN_AVG(最大) ,假设波形是正弦的, 可以被确定。 开关频率 a 该 UCC28180的开关频率是用户可编程 的上的 FREQ 引脚接地单个电阻器。 对于 这个设计,开关频率,FSW ,被选择为 120 千赫。图 31(与图 1 相同)可被用 来选择适当的电阻器进行编程的开关频 率或值可以使用fTYP 和 RTYP 的恒定缩 放值来计算。在所有情况下,fTYP是一 个常数,它等于65 千赫,RINT是一个 常数,它等于 1 兆欧,并且 RTYP 是一个 常数,它等于 32.7 千欧。简单地将下
14、面 的计算得出相应的电阻器应放在FREQ 和 GND 之间: 17.8k 的为 FREQ 电阻结果在 118 kHz 的开关频率的典型值。 桥式整流器 输入桥式整流器必须具有超过输入平均 电流的平均电流能力。假设一个正向压 降的 1 伏, VF_BRIDGE, 跨越整流二极管, BR1, 在 输 入 电 桥 中 的 功 率 损 耗 , PBRIDGE ,可以计算出: 散热将被要求保持整流桥的安全工作范 围内操作。 电感纹波电流 该 UCC28180 是连续导通模式( CCM )控 制器,但如果所选择的电感器允许相对 高的纹波电流,该转换器将被迫在间断 模式(DCM )中在轻负载和在较高的输入
15、电压范围内工作。高电感纹波电流有 CCM / DCM边界,并导致更高的轻负载 THD产生影响, 同时也影响了输入电容, RSENSE 和 CICOMP 价值的选择。允许一 个电感纹波电流, IRIPPLE,为 20 或更少,将导致在CCM 操作在大部分工 作范围内的,但需要一个升压电感器, 其具有更高的电感值和电感器本身将是 物理上大。如同所有的转换器设计,决 定必须在一开始,以优化与尺寸和成本 性能制成。在此设计示例中,电感器的 尺寸以这样的方式,以允许以最小化与 该转换器工作在DCM 中在较高的输入电 压和在轻负载的理解空间更大量的纹波 电流,但对于标称优化115 VAC输入电 压在满负荷
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