350-W、双相交错式预调节器设计评价

T) 损耗又是基于该电流计算得出的。

　　总 FET 损耗的一部分为一个 PWM 转换周期中所产生的 Coss (COSS(avg)) 充电和放电损耗。COSS 随着线电压的变化而变化，其并不是一个线性函数。可采用如下方程式以及 FET 产品说明书中的数据来计算 COSS(avg)。COSS(spec) 为在规定的VDS 电压 (VDS(spec)) 时测量得出的典型 COSS 值。本设计方案选用了一只 IRF840、8 A 500 V FET。估计的 COSS(avg) 值大约为 160 pF。

　　为了估计 FET 开启 (tON(delay)) 和关闭 (tOFF(delay)) 的延时情况，我们需要研究如下方程式以及图 6 中 FET VGS 与 QG 的特性。

图 6

　　在本设计方案中，FET 估计损耗 (PFET) 为 5 W。而 FET 总损耗将达 10 W，加上 1.2 W 的二极管总损耗，那么半导体总损耗将达到 11.2 W，低于最初设定的 19 W 功率预算 (PSEMI)。

　　3.6 为 FET 选择散热片

　　由于二极管只消耗 0.6 W 的功耗，所以此种升压二极管无需配置散热片。然而， 可以使用要求采用散热片的 FET 和如下方程式来计算所需散热片的热阻 (RθSA)。该方程式是基于 40℃ 的最大容许环境温度 (TAMB)，以及从连接面至外壳的 IR840 热阻 (Rθjc) 和从外壳至散热片的 TO220 热阻 (RθCS)（所有这些热阻均可从 IRF840 产品说明书中查到）而确立的。在本设计方案中，我们选用了一只 AAVID 531202 散热片来满足 RθSA 的要求。

　　3.7 过压保护和欠压锁定

　　OVP 功能和欠压锁定 (UVLO) 均由 UCC28220 管理。这是一只用来监控升压情况的简单的比较器。有关这些阈值的设置信息可在 UCC28220 产品说明书中查到。在本设计方案中，OVP 设置为 425 V，而 UVLO 设置为 108 V。只有当 VOUT 达到 108 V 时，预调节器才开始进行转换。

　　3.8 峰值限流

　　峰值限流在 UCC28220 PWM 比较器的输入端，由最大控制电压 (VC) 进行设置。式中"a"为电流感应变压器 T1 和 T2 的匝数比。峰值限流的跳变点设置为额定峰值电流的 130%，以保护升压 FET。

　　VC = 1.8，VCTRL 最大设置为 3.0 V，以保护 UCC28220 CTRL 引脚。

　　此方程式考虑了随后添加的斜率补偿。

　　在上电期间的 FET 峰值电流是正常运行情况下 IPEAK 电流的两倍。这是因为需要过大的斜率补偿，以确保稳定性。

　　3.9 电流感应变压器复位电阻 (T1 和 T2)

　　3.10 振荡器和最大占空比钳位

　　UCC28220 振荡器和最大占空比钳位通过电阻 RCHG 进行设置并放电。所需的占空比钳位 (DMAX) 设置为 0.9，以防止电流感应变压器饱和。

　　3.11 控制环路补偿

　　电压环路和电流环路的所有控制方程式均为估算方程式。本文中的控制方程式给出了反馈补偿的开始点。在大多数的控制环路中，都有必要根据实际情况，通过网络分析仪对环路补偿进行调整。

　　3.12 电流环路

　　设置电流环路的第一步就是设置乘法器组件。RIAC 电阻与整流线电压连接，而且是电流放大器输出信号追踪线电压变化的元件。该电阻通常为一组必须的串联电阻，以满足高电压的要求。

　　UCC28528 内部的乘法器具有电压前馈 (VFF) 功能。当线压降防止线电流过度增加时，该功能可保持功率级增益稳定，同时提供软功率限制。详细的说明请参阅TI/Unitrode 应用手册 SLUA196A。VFF 信号通过 PFC 控制器中的内部电流镜产生。流经 VFF 引脚的最大电流为 IAC 电流的一半。下列方程式用于选择 VFF 电阻 (RVFF) 以及滤波器电容器 (CVFF)，以消除 VFF 信号中的 AC 分量。

　　VFF 信号中的 AC 分量会对总电流谐波失真 (THD) 产生影响。为了满足电源电流 THD 的设计要求，滤波器电极 (fp1) 设置为一定的频率，以限制 VFF 对总电流谐波失真的影响仅为 1.5%。

　　这种控制方法是基于平均和峰值电流模式控制以及下列对电流环路进行补偿的方程式而得出的。这些计算方法使得设计方案更接近正确的补偿，同时必须通过网络分析仪予以微调。在本设计案例中，为了对电流环路 (TC(s)) 进行补偿，我们设定了设计目标：相位裕度为 45 度，而且交叉频率为转换频率的 1/10。

　　VC1 = VC - 0.5 V，VC1 为 UCC28220 PWM 比较器输入端的最大控制电压。说明：方程式 VC1 计入了出现在 UCC28220 PWM 控制器中的 500 mV 失调电压。(61)

　　电流放大器补偿传输函数 (GCA(s)) 如下所述：

　　需要使用分压器 HCA 来分担 UCC28528 CA 输出端的电压，以保护 UCC28220 的 CTRL 引脚。该分压器应能在各种功率要求的条件下正常工作，而且应对固定变量予以考虑。

为了确保稳定性，电流感应信号需要进行斜率补偿。至少需要将电感电流下斜坡斜率的 50% 加入到电流感应信号中。