ucc28019_基于UCC28019的高功率因數(shù)電源

作者：時間：2016-12-08 來源：網(wǎng)絡(luò)

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　　引言

本文引用地址：http://www.butianyuan.cn/article/201612/327669.htm

　　傳統(tǒng)的AC/DC變換采用二極管全橋整流，輸出端直接接大容量電容濾波器，造成交流電源輸入電流中含有大量諧波。諧波電流對電網(wǎng)有嚴重的危害，不僅會使電網(wǎng)電壓發(fā)生畸變，也會浪費大量的電能。隨著電源綠色化概念的提出，功率因數(shù)校正得到了廣泛應用。所謂功率因數(shù)校正，就是指從電路上采取措施，使交流電源輸入電流實現(xiàn)正弦，并與輸入電壓保持同相。UCC28019是TI公司新近推出的一種功率因數(shù)校正芯片，該芯片采用平均電流模式對功率因數(shù)進行校正，使輸入電流的跟蹤誤差產(chǎn)生的畸變小于1%，實現(xiàn)了接近于l的功率因數(shù)。本文介紹了UCC28019的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、工作原理。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計了一種高功率因數(shù)電源。

　　1 UCC28019簡介

　　UCC28019是美國TI公司最新的有源功率因數(shù)校正(PFC)芯片。該芯片采用平均電流模式對功率因數(shù)進行校正，適用于寬范圍通用交流輸入，輸出為100W至2kW的功率因數(shù)變換器。該芯片開關(guān)頻率固定(65kHz)，具有峰值電流限制、軟過流保護、開環(huán)檢測、輸入掉電保護、輸出過壓/欠壓保護等眾多系統(tǒng)保護功能。

　　1)UCC28019引腳功能

　　UCC28019的引腳排列如圖l所示。

　　各引腳功能為:

　　GND腳——地;

　　ICOMP腳——電流環(huán)路補償，跨導電流放大器的輸出端;

　　ISENSE腳——電感電流檢測;

　　VINS腳——交流輸入電壓檢測;

　　VCOMP腳——電壓環(huán)路補償，跨導電壓誤差放大器的輸出端;

　　VSENSE腳——輸出電壓檢測;

　　VCC腳——電源輸入端;

　　GATE腳——柵極驅(qū)動輸出端;

　　2)UCC28019的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

　　UCC28019內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖2所示：

　　3)UCC28019具體有以下保護功能

　　(1)軟啟動(SS)

　　(2)VCC腳欠壓鎖定(UVLO)

　　(3)輸入掉電保護(IBOP)

　　(4)輸出過壓保護(OVP)/輸出欠壓保護(UVD)

　　(5)開環(huán)保護/待機模式(OLP/Standby)

　　(6)過流保護

　　4)柵極驅(qū)動

　　柵極驅(qū)動輸出按電流最優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計，可以以較高的開關(guān)速度直接驅(qū)動大容量MOSFET的柵極。芯片內(nèi)部的嵌位將MOSFET柵極上的電壓嵌位在12.5V，外部的柵極驅(qū)動電阻RGATE限制了柵極驅(qū)動電路的寄生電感及寄生電容的上升時間，并且抑制了振鈴，從而減少了電磁干擾(EMI)。

　　5)電流環(huán)路和電壓環(huán)路

　　電流環(huán)路由芯片內(nèi)部的平均電流放大器，PWM比較器和芯片外部的升壓電感及電感電流檢測電阻組成。電壓環(huán)路由芯片內(nèi)部的電壓誤差放大器，非線性增益和芯片外部的輸出電壓檢測電阻組成。

　　2 系統(tǒng)的工作原理

　　圖3所示的電路方框圖簡單地描述了采用UCC28019作為控制芯片的有源功率因數(shù)校正的工作原理。柵極驅(qū)動信號由電流放大器的輸出信號和電壓誤差放大器的輸出信號經(jīng)脈沖寬度比較器調(diào)制而成。當系統(tǒng)處于準穩(wěn)態(tài)時，有：

　　式中：M1為電流放大器的增益;M2為PWM波的斜坡坡度;Rsense為電感電流檢測電阻;iLbst為電感平均電流;M(D)為升壓變換器的電壓轉(zhuǎn)換比;M1、M2由電壓誤差放大器和芯片內(nèi)部參考電壓的差值決定，均可以控制輸入電流的幅值，且兩者的乘積滿足一定關(guān)系。當系統(tǒng)處于準穩(wěn)態(tài)時，輸出電壓為定值，M1、M2也為定值，故有控制環(huán)路強迫電感電流跟隨輸入電壓波形以保持升壓調(diào)節(jié)。又因為Uin為正弦波，因此，電感平均電流同樣為正弦波。