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UCC28070使用问题

Other Parts Discussed in Thread: UCC28070

         在各种电源的设计中,为了满足高功率因数的,以及较低的THD谐波的要求,我们经常需要用到PFC电路。现在最常用的PFC架构当属boost结构了。boost结构的PFC芯片这里需要提到一款高效率,高功率密度的PFC芯片了,这就是UCC28070.我们在使用这款芯片进行大功率PFC电路设计的时候,必须充分了解其性能参数,不然的话,就会遇到很多问题了。这里楼主就遇到了问题,主要问题如下:各位TI的精英们,我最近使用UCC28070做3KWPFC,参照官网上的那个5KWPFC做的,现在诸多问题:1.负载带到1.5KW以上输入交流电流波形有尖刺;2.交流输入电流波形不对称;3.带负载瞬间会拉低输出电压,输出瞬间跌到200多伏。以上问题请了解这款芯片的大师给点指点,甚是感谢!帖子链接:

http://www.deyisupport.com/question_answer/analog/power_management/f/24/t/45265.aspx

          需要感谢TI的技术人员: 对楼主的问题作出的分析解答,指出了设电路中需要注意的两个重要方面,PFC电感的设计,以及PCB布板的要求,并且提供了详细的设计资料供我们参考学习。由于我本人也曾经使用UCC28070设计过几款电源,对UCC28070的使用也有一些体会,在此和大家一起分享一下使用UCC28070设计PFC电路的一些经验。

          首先我们来看看UCC28070这一款PFC芯片,其结构图如下所示:

            从上图其应用上我们可以看出来,UCC28070与其他的PFC芯片最大的不同点在于,它是CCM控制,两相交错180度工作的,这个应该是TI独有的专利技术,使用两相PFC交错的最大优点在于,可以最大限度的提高PFC的效率,降低损耗,使功率器件的发热更加分散,散热也变得简单,更为重要的是,可以极大的降低母线大点解电容上面的纹波,从而还可以减小母线电容的体积;还有一个方面的好处,就是较小的噪声干扰,可以减小EMI滤波器件,节省空间,从而提高实现高功率密度,高PF值,高效率,快速的动态响应,低THD,低成本的电源设计。

           如此功能强大的PFC芯片,我们设计的时候应该注意哪些方面的问题了,先来看看楼主 的波形吧。如下图所示:

          从上图的电流波形中,我们可以发现波形不对称,失真比较严重,而且带负载瞬间把输出拉倒很低。这里的主要原因就如同所分析的主要有两个方面的原因,第一就是功率器件的设计问题;第二就是PCB布局的问题了。

           我们先谈谈功率器件的设计,这里主要有两个功率器件需要注意,一个就是PFC电感的设计。由于UCC28070是CCM控制模式,要求PFC电感能够承受比较高的饱和电流,以及直流偏置的能力。如果频率设计在100KHZ以下(一般情况下,为了兼顾EMI的设计需求,工作频率都会选择在65KHZ左右),铁硅铝或者HIGH FLUX的磁环是比较好的选择,纹波电流的设计就选择在20%的满载输入电流就可以了。环形电感值在流过电流(DC bias)后有效电感值会减小,这一点在设计的时候需要考虑到。

          另外的功率器件,主要就是MOSFET和boost二极管了。MOSFE的选择需要注意考虑通流能力,以及耐热的处理。二极管就必须时候快恢复二极管了,当然SIC二极管也是很不错的,就是价格比价贵,这一点看设计需求了。

       设计中需要注意的另外一个方面就是PCB的布局了,说到PCB布局,就必须了解UCC28070的几个采样的关键部分了,一个就是电感电流的采样。如下图所示,就是TI官方资料推荐的CT采样方式。设计要求电流互感器(CT)检测小电流的能力较强,同时要快速磁芯复位,采取的措施是:用导磁率高的磁环,减小磁化电流并使耦合效果好

        这里需要提到的一点,就是两个电流采样的CT都是放置在MOSFET的漏极上面的,理论上UCC28070只能采样到PFC电感一半的电流波形。但是UCC28070真的很强大,可以实现电感电流下降沿的合成,其大致的原理是:芯片内部有少量的电容,开通时,电流互感器检测的采样信号CSA及CSB加到电容上面,因为电容较小,CSA及CSB没有影响;关断时,流过合成电阻上面的电流给电容放电,模拟电容下降沿,如下图所示:

          在PCB布局中,需要注意的另外一个采样部分,就是AC电压采样部分了,这一部分,没有特殊的要求,直接电阻分压就可以了,但是需要注意避开功率回路,防止器被干扰,不然就可能出现楼主遇到的设计问题了。

          UCC28070使用的时候,除了注意以上两重要方面意外,还必须注意电压环,和电流环的参数的设计,其结构图如下所示:

        电流误差放大器:

         电压误差放大器:

          关于这两环路的参数的计算,需要说一下的是电压环的设计,一般带宽都在100HZ以下,这个需要尽可能的衰减输入电压的工频纹波分量,减小其对整个PFC电路的影响。详细的计算方法,在规格书里面有介绍,我就不再说明了。

          其实只要在设计PFC电路的时候,注意以上的几点,基本就不会有什么问题了。再者UCC28070的各种保护功能还是比较晚上的,开机的时候的缓启动,逐波限流功能,以及输出过压保护功能,可以说是应有尽有哦。

         最后我们还可以申请UCC28070的DEMO板哦(PMP4259),看下面的图片,80V,输出3KW,是不是够强大?有了TI的强大支持,还会有什么解决不了的问题呢!

        以上就是个人使用UCC28070设计PFC的一点小经验,与大家一起分享一下,如果大家有什么问题,也可以一起来讨论一下。