UCC28060EVM 300W 交错式PFC 预调节器

UCC28060 是一款双相、转移模式功率因数校正 (PFC) 预调节器。UCC28060EVM 是一个具有 390V、300W 直流输出的评估板 (EVM)，其可以在 85 VRMS 到 265VRMS 的通用输入电压范围内工作，并提供功率因数校正功能。

　　1 描述

　　该预调节器采用 UCC28060 PFC 交错式控制器将输入电流波形成形，以提供功率因数校正功能。该器件采用德州仪器 (TI) 的 Natural Interleaving? 技术来交错升压相位。

本用户指南给出了单面印刷电路板应用的原理图、材料清单、装配图以及评估典型 PFC 应用中 UCC28060 所需的测试设置信息。

　　2 散热要求

该评估板可在环境温度为 25℃ 下工作，功率高达 300W，而无需外部制冷。

　　3 电气特性

表 1 对UCC28060EVM 的电气规范进行了总结。

　　4 原理图

图 1 和图 2 显示了该 EVM 的原理图。如欲了解具体的值，请参见材料清单。为了评估电感纹波电流，可以将跳线 JP8 与 JP9 去掉，然后用电流环路取而代之。

图 1 交错式 PFC 功率级

图 2 控制器电路

　　5 测试设置与上电/断电说明

为了尽可能安全地对这种电路板进行评估，应使用下列测试配置：

·在电源和元件之间连接一个隔离变压器。
　　·在向 EVM 供电以前，应将一个电压表和一个阻性或电子负载加至元件的输出端。

需要一个独立的 13V 偏置电源为 UCC28060 控制电路提供电力。在无负载条件下，该器件将会启动。然而，为了安全起见，在为其上电之前应将一个负载连接至该器件的输出端。当正在为该器件供电或输出电压高于 50V 时，千万不要对其进行处理。如欲了解建议测试设置图，请参见图 3。

注意
　　电路板上有非常高的电压且组件温度可以达到 100℃ 以上，因此在处理 EVM 时请小心谨慎。
 

图 3 测试设置

　　6 典型的性能数据

图 4 到图 7 说明了UCC28060EVM 的性能数据。

图 4 85VRMS 和 265VRMS 时的效率

UCC28060 控制 IC 具有提高轻负载效率的相位管理功能。为了说明轻负载效率，在 115VRMS 和 230VRMS 输入电压条件下相位管理功能为开启和禁用时，对器件效率进行了测量。相位管理功能将轻负载效率提高了达 3%。

图 5 115VRMS 时的效率（相位管理功能开启和禁用）

图 6 230VRMS 时的效率（相位管理功能开启和禁用）

图 7 电流谐波

　　6.1 满负载时的输出纹波电压

图 8 说明了输出纹波电压。
 

图 8 VOUT 纹波、POUT=300W

　　6.2 输入纹波电流消除

图 9 到图 14 显示了输入电流 (M1=IL1+IL2)、电感纹波电流 (IL1、IL2) 与调整后的线路电压的关系曲线。从这些图中，我们可以看到交错式技术降低了由电感纹波电流引起的输入纹波电流的振幅。

图 9 85VRMS （线路电压峰值）时的电感和输入纹波电流

图 10 85VRMS 输入电压（线路电压一半）时的电感和输入纹波电流

图 11 265VRMS 输入电压（线路电压峰值）时的电感和输入纹波电流

图 12 265VRMS 输入电压（线路电压峰值一半）时的电感和输入纹波电流

图 13 VIN=85VRMS、POUT=300W 时的电感和输入纹波电流

图 14 VIN=265VRMS、POUT=350W 时的电感和输入纹波电流

　　6.3 启动特性

图 15 和图 16 说明了UCC28060EVM 的启动特性。

图 15 VIN=85VRMS、POUT=350W 时的启动特性

图 16 VIN=265VRMS、POUT=0W 时的启动特性

　　6.4 系统掉电保护

UCC28060 具有掉电保护功能，当 VINAC 引脚检测到过低的 RMS 输入电压时，其将关闭栅极驱动（GDA 和 GDB）。该 EVM 设计旨在探究线路电压下降至 64 VRMS 以下时的掉电状态。一旦 UCC28060 控制 IC 确定输入处于掉电条件，一个 400ms 的定时器就开始允许在关闭栅极驱动器之前对线路进行恢复。400ms 掉电以后，两个栅极驱动器均关闭，如图 17 和图 18 所示。

图 17 85VRMS 时的系统掉电

图 18 265VRMS 时的系统掉电

　　6.5 线路瞬态

利用参考设计中的一个交流电源对线路瞬态进行测试。线路电压从 230VRMS 变为 115VRMS，然后再回到 230VRMS，此时，对每一种情况中的瞬态响应进行评测。从 图 19 中的示波器图像可以看出输出可以在满负载时条件下的 300ms 时间内从线路瞬态中恢复。
 

图 19 线路瞬态，POUT=300W

7 参考设计装配图

图 20 和图 21 分别说明了 UCC28060EVM 的顶层和底层装配。

注：电路板布局并非按比例绘制的，这些数字的意图在于说明如何布局电路板，而不是用于制造 UCC28060EVM PCB 的。

图 20 顶层装配图

图 21 底层装配图

　　8 材料清单

表 2 列出了按照原理图（见第四节）配置的 EVM 组件。