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先进的PFC/PWM组合控制器UCC28510系列及其应用电

时间:05-23 来源:互联网 点击:

D1(min)=1-(1)

2)确定调节常数K1R

能量存储电压的调节常数K1R由式(2)确定。

K1R=(2)

式中:PWM导通参考是6.75V,PWM滞后为1.45V或3.2V,VREF=7.5V。因此可得

K1R=0.29(对应UCC28510/28511/28514/28515);

K1R=0.53(对应UCC28512/28513/28516/28517)。

3)最低能量存储电压VC1(min)

C1上的最低能量存储电压VC1(min)K1R和正常状态下C1上的电压VC1(nom)决定。

VC1(min)=(1-K1RVC1(nom)(3)

4)编程PWM级开关频率fs(PWM)

用U1脚RT外部电阻R20设定fs(PWM)

R20=(4)

推荐R20=45~500kΩ。

3.2.3 元器件的确定

1)功率级元器件

在图3所示的电路中,功率级元器件包括C1C3、D1~D5L1R1、Q1、Q2和T1。因篇幅所限,PWM功率级元器件Q2、D4、D5C2和变压器T1不在此讨论。在PFC级元器件C1C3、D1~D3和Q1中,除C1因PFC/PWM同步化要求需要讨论外,其它元器件选择方法在固定频率PFC设计中都有介绍,故也不再涉及。

(1)升压电感器L1

PFC升压电感器L1可利用式(5)计算。

L1=(5)

式中:TS(PFC)为开关周期;

PIN为输入功率;

KRFiL1(p-p)/iL1(max)=0.2~0.3,为纹波因数。

(2)电流传感电阻R2和PFC峰值电流限制编程电阻R17与R14PFC级电流感测电阻R2可由式(6)确定。

R2=(6)

在式(6)中,R2操作动态范围VDYNAMIC围绕1V,iL1(max)=PIN/VAC(min)

UCC2851X脚PKLMT外部电阻分压器R7R14用作编程过电流门限电压。R14可围绕10kΩ选择,R7R14之间关系如下。

=(7)

(3)电容器C1

PFC升压变换器输出电容器C1的选择必须保证要求的支持(hold-up)时间tHU,其容值由式(8)确定。

C1=(8)

C1还必须能经受住有效值纹波电流IC1(rms)

IC1(rms)取决于开关Q2的电流IQ2、占空比D2(nom)VC1(nom)VAC(min)

(9)

IC1(rms)IQ2之比率可以从UCC2851X的相关曲线上查出。

(4)PWM级电流感测电阻R5

UCC2851X脚8内部峰值电流限制比较器的输入门限电压VTH为1.3V,R5可按式(10)计算。

R5=VTH(1.3V)/iQ2(peak)(10)

2)PFC级控制元件

(1)乘法器动态范围设定

乘法器动态范围依赖于PFC/PWM组合控制器IAC、VAOUT和VFF脚上的电流或电压。这几个参数的限制条件如下:

0≤iIAC(t)≤500μA(11)

0≤VVOUT(t)≤5V

1.4V≤VVFFVREF-1.4V

相关元件的选择如表2所列。

表2 乘法器相关元件计算公式

(2)PFC电流环路控制元件

在U1的电流放大器输出(脚15)与电流放大器反相输入端(脚17)之间,在外部连接由C7C6R13组成的补偿网络。R13用作设定在交叉频率fCO(PFC)上补偿器增益,选择C6在交叉频率上设置一个零点,C7用作在开关频率 fS(PWM)的1/2处提供一个极点。这三个元件的计算公式如表3所列。

表3 PFC电流环路控制元件计算公式

3)PWM级控制元件

U1脚4外部电阻R16R19,用作设定最大占空比DPWM(max),以防止变压器饱和。R16R19之比由式(12)确定。

=-1(12)

当脚4上电压为VDX时,最大占空比DPWM(max)可由式(13)计算。

DPWM(max)=(0.26-4.4×10-8fs)VDX+6.9×10-8fs-0.31(13)

VDX=4.15V时,DPWM(max)=(75±5)%。它比PFC级最大占空比DPFC(max)〔95±5)%〕小一些。

4)元器件选择举例

对于图3所示的应用电路,若AC输入范围为85~265V,PFC级电路DC输出电压是400V,输出功率为100W,U1选用UCC28517(fPFC=1/2fPWM),VCC脚电源12V,PFC级和变压器初级PWM级电路主要元器件的选择如下:

(1)功率器件和磁性元件

Q1和Q2选用IRFP450型MOSFET,D1选用PB66全桥整流器,D2选用G1756二极管,D3选用HFA08TB60快速恢复二极管。升压电感器L1电感值为1.7mH,变压器T1选用PB2039。

(2)阻容元件

主要阻容元件数值如表4所列。

表4 阻容元件的选择

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