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350-W、双相交错式预调节器设计评价

时间:08-01 来源:21IC 点击:

UCC28220 具有由电阻 RSLOPE 设置的内部斜率补偿功能。

  UCC28528 需要一只电流感应电阻 (PFCRSENSE) 来监控输入电流。根据所分配的最大容许电流感应电压 (VSENSE),计算上述电阻的阻值。

  另外,UCC28528 还采用了电流感应信号来触发功率限制功能。可通过选择适当的乘法器电阻 RMO 来设置功率限制功能。功率限制被设置为满负载功率的 110%,有关功率限制功能如何工作的说明,请参阅 UCC28528 的产品说明书。功率限制之所以设置为满负载功率的 110%,是因为为了避免与 UCC28220 峰值电流(被设置为满负载功率的 130%)的限制功能发生冲突。

  将环路交叉频率设为零,则可为交叉频率新增 45 度的相位,从而确保控制环路的稳定性。

  3.13 电压环路 (TV(S))

  电压环路补偿主要存在两个限制因素。第一个是衰减 2 x fLINE 输出电容器电压纹波,这就要求减少输入电流谐波失真;第二个就是控制环路稳定性,如果上述当中的一个标准得不到满足,那么 PF 和 THD 就会受到严重影响。

  为了确保上述环路的谐波失真小,环路的交叉频率 (fC) 设计为 10 Hz。

  在关键参数的计算工作完成之后,则可构建电源,并对其进行评估。350-W 两相交错式 PFC 的最终设计方案如原理图 7 和图 8 所示。该电源同时还具有一只 2-W 的辅助电源(根据电流断续模式 (DCM) 反向拓扑结构构建)。

  4 原理图

图 7 350-W 交错式 PFC 升压预调节器原理图

图 8 2-W 反向 PFC/PWM 控制器原理图

  5 设计性能

  采用网络分析仪对电流环路 TC(s) 进行测量,而且电流环路不能准确追踪如上所述的模型。TC(s) 增益随着输入电压变化,并在频率约为 30 kHz 时以双极的形式出现。这可能是由于本拓扑结构所需的斜率补偿过大造成的。然而,电流环路却保持稳定且无需调整。请注意:测量电流环路或电压环路需要的是直流输入电压,否则线电流和线电压将会影响环路的测量结果。不能采用设置超低频频率范围的网络分析仪测量电压环路。

图 9                        图 10



图 11

  5.1 输入电感纹波电流消除

  图 12 所示为当最小输入为 85V RMS 时,线路出现峰值时电感纹波电流的消除情况。从图中我们可以看出,输入电流 (CH4) 是相应电感纹波电流 L1 (CH2) 和 L2 (CH3) 的二分之一。输入纹波电流与电感纹波电流之间的比值与图 2 所示情况一致。请注意:下图中电流的比值为 0.225 A/mV。

图 12                           图 13



图 14

  5.2 瞬态响应

  PFC 预调节器的电压环路通常低于 10 Hz,这也就是说,能对小瞬态做出响应的最快电压环路耗时约为 100 ms。在典型的应用中,PFC 预调节器恢复对瞬态的响应需要比上述数值长达 5 至 10 倍。然而,构建在 UCC28528 控制器件中的大信号比较器可使设计在 200 ms 之内恢复对大信号瞬态的响应。

图 15                     图 17




图 16                    图 18

图 19                    图 20




图 21                  图 22

  6 结论

  通过交错升压预调节器级,电源设计人员可将升压电感的面积乘积减少 50%,同时降低升压电容 RMS 电流。这样,设计人员则可缩小 PFC 预调节器的尺寸,并采用更低 RMS 额定值的输出滤波器电容。

  由于本设计方案需要许多升压 FET 和升压二极管,因此,在高功耗应用中,交错式 PFC 预调节器将是一个上佳之选。在这些应用中,唯一增加的成本就是用于实现交错式功能的附加控制电路。

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