ucc28180中文资料【全】要点

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1、可编程频率，连续传导模式（CCM）,升压 功率因数校正（PFC） 特性说明 ? 8引脚解决方案（无需交流线路感测） ?宽范围可编程开关频率（对于金属氧化 物半导体场效应晶体管（MOSFET）和基 于绝缘栅双极型晶体管式（CCM）下，以 便实现交流-直流前端内升压预稳压器 （IGBT）的PFC控制器为18kHz至 250kHz） ?针对iTHD的经调整电流环路 ?减少的电流感测阀值（最大限度地减少 并联中的功率耗散） ?平均电流模式控制 ?软过流和逐周期峰值电流限制保护 ?具有滞后恢复功能的输出过压保护 ?可闻噪声最小化电路 ?开环检测 ?在输出过压和欠压条件下提高动态响 应

2、 ? 96%的最大占空比（典型值） ?针对无负载稳压的突发模式 ? VCC欠压闭锁（UVLO）,低附加动态功 耗电流（ICC）启动（＜ 75 pA） 电压稳压。此控制器适用于100瓦至几 千瓦范围内在18kHz至250kHz的可编 程开关频率内运行的通用交流输入系 统,以便轻松支持功率 MOSFE下口 IGBT 开关。一个集成1.5A和2A （SRC-SNK） 峰值栅极驱动输出，内部钳制电压 15.2V （典型值），可实现快速接通、关 闭，以及在无需缓冲电路的情况下轻松 管理外部电源开关。 通过使用平均电流模式控制，在无需输 入线路感测的情况下，即可实现输入电 流低失真波形，从而减少

3、了外部组建数 量。止匕外，此控制器特有有经减少的电 流感测阀值，以方便用小值分流电阻器 来减少功率耗散，这在高功率系统中尤 其重要。为了实现低电流失真，此控制 器还特有用于消除相关误差的经调整电 流环路稳压电路。 螂应用 应用范围 ? 100瓦到几千瓦范围内的通用交流输 出，CCM^压PFC转换器 ?服务器和台式机电源 ?大型家用电器（空调、冰箱） ?工业电源（德国标准化学会（DIN）电 源轨） ?平板电视（等离子（PDP）,液晶（LCD） 和发光二级管（LED））电视 」i J k 说明 UCC2818妙一款灵活且易于使用的,8 引脚，有源功率因数（PFC）控制器，此 控

4、制器运行在连续传导模式（CCM）下， 以便实现交流-直流前端内升压预稳压 器的高功率因数、低电流失真和出色的 说明（续） 简单外部网络可实现电流和电压控制环 路的灵活补偿。此外，UCC281801供一 个基于电压反馈信号的增强型动态响应 电路，此电路可在快速负载瞬态情况下 （过压和欠压情况）提高响应。UCC28180 内提供的一个独特的 VCOMpt电电路 在电压反馈信号超过 VOVP_U寸激活， 从而使控制环路能够快速稳定并避免出 现过压保护功能，此时，脉宽调制（PWM）

5、 黝巾 优优糊 羽就 UNITS 腾 躺期疑例 11S.I 训 她触温榭I蒯3) 6U 姆 翱蹄臃⑷ mq 也献麟圜5 144 驯蒯螂猴蹴⑴ iiJ min mai unit 从跚抗源映献植 VCCo^tlV 21 V 啡踹TJ 用 125 •c 工瞬 15 坳 融制⑴ ucrnw UNITS SO(D| 8 PIMS ejA 就朝凰媚⑴ U6J UN 她,奥帆版侬部)懈⑶ 62

6、.2 期 翱辨域阻⑷ 564 in第至雨的舱麴⑸ 14.4 帆 弱电趣狒珏鳏⑴ 55.9 幽奥 制货嘲)媚⑺ N/A 热信息 的关闭经常会引起可闻噪声。受控软启 动在启动期间逐渐调节输入电流，并且 减少电源开关上的应力。在此控制器上 提供很多系统级保护，其中包括 VCC UVLO峰值电流限制，软过流，输出开 环路检测，输出过压保护和开引脚检测 (VISNS)。经调整的内部基准提供精确保 护阀值和稳压设置点。用户可以通过将 VSENSESI脚下拉至低于0.82V来控制 低功耗待机模式。 绝对最大额定值(1) 在工作自由空气的温度范围内，所有的 电压是相对于GND(

7、除非另有说明)。电 流积极进入，负出指定的终端。 (1)强调超越“绝对最大额定值”，即 可能对器件造成永久性损坏。这些压力 额定值只有与设备在这些或超出下包含 任何其他条件的功能操作”的操作建议 条件”是不是暗示。暴露于长时间的绝 对最大额定值条件可能影响器件的可靠 性。 推荐工作条件 在工作自由空气的温度范围内(除非另 有说明) (1)有关传统和全新热度量的更多信 息，请参阅IC封装热度量应用报告(文 献号：ZHCA543。 (2)在JESD51-2a描述的环境中，按照 JESD51-7的规定，在一个JEDEC标准 高K电路板上进行仿真，从而获得自然 对流条件下的结至环境热阻抗。

8、 (3)通过在封装顶部模拟一个冷板测试 来获得结至芯片外壳(顶部)的热阻。 不存在特定的JEDEC标准测试，但可在 ANSI SEMI标准G30-88中找到内容接 近的说明。 ⑷ 按照JESD51-8中的说明，通过在 配有用于控制PCB温度的环形冷板夹 具的环境中进行仿真，以获得结至电路 板的热阻。 （5）结至顶部的特征参数，（巾JT）,估 算真实系统中器件的结温，并使用 JESD51-2a（第6章和第7章）中描述 的程序从仿真数据中提取出该参数以便 获得0 JA。 （6）结至电路板的特征参数，（巾JB）, 估算真实系统中器件的结温，并使用 JESD51-2a（第6章和第7章）中描述 的

9、程序从仿真数据中提取出该参数以便 获得0 JA o （7）通过在外露（电源）焊盘上进行冷 板测试仿真来获得结至芯片外壳（底部） 热阻。不存在特定的JEDEC标准测试， 但可在ANSI SEMI标准G30-88中找到 了内容接近的说明。 电气特性 除非另有说明，VCC=15V：流，从0.1 仙 FVC（J口 GND-40 C< TJ= TA0 +125 C。所有的电压是相对于GND电流是积 极进入，负出指定的终端。 用 电 也 【如因训值隈遍次 VCC-raFF-WV 7i A 筑附以神麟 VSENSE=Q5 ISO 1- 耐 底

10、叫曲庆邱聪 VSEN小4H瞬⑷ !E ?0 31 11.5 111 V vrc肌,戏轲X P.1 0J 愿 V 皿。瑞 1.6 1? V 颊 卿即耀博 165 1M 眦 飕渊 mi即削喔 0175 颂 * KHZ 尹三工 RHEQ加应 啮 冽 2J5" KH； VFR:Q 电正FREQ璃 TA=25T 1.J3 150 1.56 V PWM DUIN 豺占锹 VSENSE=51V.ISENSE = -0.25V 0% 即就显也 VSffl

11、SE =4J0V?IFREa = 3Z7 2 94.0 % 98L0K KE0W勖姆丽 VSENSE = 3V,ICCMP = 0.72V 就 570 690 ns VSOC ISEN配门片配讴0C） -025 9 -0.295 -0.31 2 V VPCL ISENSE阈窗傩电就 制(PCL) -Q.S4 5 川3 8 V II90P (SENSE 1顿,EENSE -2.3D -ZB5 殷 VISOP 1 SENSE iTBJSENSE fl 般邮。P) 0.0&5 m 0.14 V 帆P

12、WEM甑的鼬」开麻p W） 15.6 16.5 17.6 %v RE F 福斜（OLP）内酊也顿 100 325 nA 刖 除怖植鼠鲍期 翻彳M）用于鳖0励确应⑴ M.25 幅的 97.00 %V RE F VOVD VSENSE的同心输出过 鹿初。卯）用建强摘确应⑴ m 0 105.00 1既7 5 %V RE F VOVP.L 觥触藤榔嘴氐 —LVCOMPM瓶螂1|的例啾 VREF 晞 VSENSE>VOVP_L 105 107 109 %V RE F TOVP-H 就过电尼油偎 高,PWM精时VS

13、BISD V107109111XVREF OVP_H 107 109 111 %v RE F VOVP?(RSTJ觥过敏成 VSENSE<1 DO1O21(MXVREF TOVP_H (IRST) 100 102 104 %V RE F iwrnf,，卜豌嘉麟 0.20 D.25 %v RE F 顿跚 甑跨的 fl.75 0 95 110 mS 觥制船图⑴ 戒 建 OLP 蝴 ICOMP 蜒 VSENSE=OV 2.7 3.0 3-. V

14、 (1)不生产测试。设计特点 电气特性(续) 除非另有说明，VCC=15V：流，从0.1 仙 FVCC口 GND-40 C< TJ= TA0 +125 C。所有的电压是相对于GND电流是积 极进入，负出指定的终端。 引脚功能 MSB 事 「『叫 崛国 * 性曲时整 上览 趣浏外 V 毗币而： 他如5J5 y 和 ’萌岫瓯同础11防 H扇可 h旧 .能他即。而印 -32

15、0-280-31 | 帆加 聪喃瞄 应脏由炉咻 — 咕 11Mo刎物 海E”环脚叫 总4金 w Itehn 河西 脚I咖通的 棚寻 鹏 段废rait底皿 咫降W J IK 30 格 咆妈通 5w口【 ~ 1烟”何平㈱ ,即］版.蝌 哈 * %询皿懒华烟 甘 t EM网考net K卯小 W M 他翦中 曲皓 Mhr 卿ctM降配正 3r ；fl X 就耐用毗研 依嘈 -li 1 挺“ 编“嵋盹舟研 3 U兼 值 剧［植值 旧炉值融小心 H5t 底 卿Mi编mlw 孱小 则I

16、J1 V 蚓出㈣娴 MGM 岫（X y 闹10*卿，响 朝总U 和41 y 师所^画肝 K：由:阮=谩 [JO oa [JI >, 就kwrt瓯浦州 工爪力” 14 伪 14 V Mhg叫 心叫On “什 115 1EJ\1 y 陶博呻 心口第我却. 偶 Il I2 y 阑［博嚼 K：由：肝口《 32 EQ Wl y NAIE i/n PIN # 功能 GATE 0 3 微极驱动器;集成推挽尚极驱动器为T或多个外部功率 HOSFETTo典型的工CiT水唁和L 5T源的能力.输出电压 通常钳位在15一2 F (焦型值)

17、， GNU 1 地面F如面的设备参考. ICOJIF I 2 电流环路补惜‘跨电流放大器输出.连募ijGND的电容器 提供的电流控制环路电流检测信号的喑恃和平均。控制器 禁用如果IOOKP上的电压低于0一 伏/IOOKPP保护功能3 ISENSE I 3 电感电流检测r输入整个外部电流检测电阻卜的电后,它 代表瞬时申，流涌辽PFC升压电飓器.这个电压由电流放大 器平均希除段狼和噪a的影响，软过电说tsoo限制平均 也感电流。Cyclu-ISOISE近周期峰值电粉限制(PCL)立 即关断楣极驱动，如果峰值甩压限制超出。一个内郃已3 口 &电流漉会将上述

18、Ci. 0S& V I SENSE.关团PFC工作，如果 这个引脚成为丹路，(工的P保护功能人 使用该引脚与电流 之间的220Q电阻检测电阻器来限制狼痛的根诵里流皆认 此引脚* VCC 7 设锚俄近：外部偏置电漉输入.入压:锁定(UVLO)禁用控 制器且JU VCC超过11-B V.操作一F 后闽值一直持施(］ 就七低于法新的^-5 V的陶簿旁路电容的0. i FF最低 (UVLO) 门限值原该从VCC裱娃提到GND尽可^布道器件 .尽可能为 双皿的高频Wt VCOMP 0 B 回压回路补位, 瞄电压误走成大器的输出.电阻电容网络 从这个引取国1GND提供补岩捱接.VCOI

19、F保持在GND宜51」 伙和帖襁杷超过其阐值气压.一旦这些能件邰前足. VBIF褪充电直^ FSEWSE电压达到其标称卷压水平.当陆 强的动奇响应Cede.)是一定从事，更高 腾导施加到VWJIF减小充迪城放电时间.更快的瞬态响应。 软启劫.是由该引脚L的曲容羯程,M5F短拉低当VCC欠 压锄定.QLP /■待机，二COTFF和二SDP功能极谢活石 框图 2)未经生产测试。设计特点 soicnop vie vw 设备信息

20、 典型特征 iM工星 A3uo)rtlajd Buiip拿⑺ If 15 0 SO 4Q eo W口 10D 120 140 265 为 5 n- fl 2 2 11 HE=me/o>>强 ns Iou 0.5 R，11Kl 孤0) 图1.开关频率与电阻 0.0 0 5 10 15 31 0cl - Bias Supply Voiage (V) 宫口 C3SXC-SI Q第 15 0.9? 0.95 O.S3 Q87 Figure 4. Supply Current vs. Bi庙

21、Supply Voltage 图4.电源电流与偏置电源电压 典型特征（续） 35 55 75 95 115 135 155 175 195 215 236 255 Fw — SwicNng FreqiencyfkHz) 图2.最大占空比与开关频率 spp^ll QMnlLJ1 2M I 3C。Tusn ON VCC Tuh n OFF — H । - I 10.5 1口 .口 9.5 堂口 as 色口 —4口 10 SD Tj —[P， VCC- 16 V

22、 -―— —^― o aeratingj GATE Lc ■jad = 4.7 声 1 .1 Standoy 0 -40 10 60 110 Tj-T emperdure PC) 图5.电源电流与温度的关系图 图3. UVLO门限与温度的关系 ―40 T j —T emper-artLire-广仁) 11D

23、 图6.起动前电源电流与温度的关系 图9.振荡器频率（18千赫）与温度的 关系 VCC=15 V ,F^ = 65 kHz S^chir^i F nsque ncy 53197531975 77766666555 门工色 AauartlaJu:g□弓 60 O 1 1. Tj-T emperaiure （^C） 图7.振荡器频率（6

24、5千赫）与温度的关 7S 73 TJ=25BC F^= 65kHz J SWct ing Freq uency 69 的 65 63 为 57 55 9 11 13 15 17 19 21 23 Ym - Bias Supply Voltage (V) 图8.振荡器频率（65千赫）与偏置电源 电压

25、典型特征（续） (鸟&爰富Li-BH 营口 I emipmrture fC) % =15 V ; 1 □r- 口.s口.5.0,5.0.5口.5口 0.9.9.&ft.7.76.& &5. 5 4 444444444 222 2 2222 2 22 (Hrso 百 anballk. 25 50 0

26、0 25 “mpgf 祗 re （℃） 图10.振荡器频率（250千赫）与温度的 关系 宙工三 *0&tdull.甘一窗o Bias Stipply Voltaae iV） 图11.振荡器频率（18千赫）与偏置电 压 25C U "T = 2C _ — _ 一_a 245.0

27、9 11 13 1S 17 19 21 Bias Supptv VoBaw (V) 图12.振荡器频率(250千赫)与偏置电压 2 JD 1捺 ME。— IS V —— - 口 MFI 图13

28、.电流回路增益与温度的关系 □,00 VCC = 15 V ・ Gam, No E DR -40 110 60 110 Tj-Temperature『CJ 图14.电压环路增益与温度的关系 典型特征（续） 53 5J2 51 5.0 49 ^4.8 > 47 4.6 45 -40 10 60 1110 Tj-T emperalurB (BC) 图15.参考电压与温度的关系 经0京上一 图16. I

29、SENSE阈值软过流（SOC与温度 E.pallEMLUI里e CQ no u

30、B B 1.L J- 2 o 0 6 4 2 1 1 10.口0.0. gsNUJGALf 图18. VSENSE阈值开环与温度的关系 图19.最小关断时间与温度的关系 度的关系 0 8 6 4 2 0 8 6 4 0.0 -40 -15 10 35 60 85 Tj-Tan perature「C) 110 O5OSO5OSO5O 544332211

31、 VCC - Bi&5 Sup-fOly TYPICAL CHARACTERISTICS (continued)  图21.栅极驱动上升/下降时间 与偏置电源 图22.栅极低电压与温度的关系 应用信息 UCC2818O 作 该UCC2818皿在升压转换器用于 在一个功率因数校正操作开关模式控制 器 固定频率在连续导通模式。 该UCC28180 需要很少的外部组件来作为操作主动式 PFC预调节。操作开关频率可以从18千 赫进行编程，以250千赫兹只需通过连 接FREQI脚与地通过一个电阻。内部 5-V参考电压提供精确的输出电压调节 在典型的全球范围内的 85-VAC至2

32、65 VAC电源输入范围从零到满输出负载。 可用系统负载范围从100瓦至几千瓦。 调节完成在两个环。内部电流环路形状 的平均输入电流，以匹配连续电感电流 条件下正弦输入电压。在轻载条件下， 根据升压电感值，电感电流可能会不连 续的，但仍符合IEC甲级A / D的要求 61000-3-2尽管高次谐波。电压外环通 过产生调节PFC输出电压上VCOMP电 压（取决于线路和负载条件），它确定内部增益参数用于保持低失真，稳态，输 入电流波形。 偏置电源 该UCC28180I：作于外部偏置电源。 因此建议该设备可以从供电调节辅助电 源。（此设备是不打算从一个自举偏置 电源使用。自举偏置电源从输入的高

33、电 压通过喂养与VCC足够的电容电阻托起 电压VCC直到电流可以从偏置绕组上 的升压电感器提供。出于这个原因，在 VCC1最小的滞后，需要套牢电容不合 理值）。在正常操作期间，当输出被限制, 电流通过该装置抽包括标称运行电流加 上供给外部升压开关的栅极的电流。去 耦偏置电源必须采取开关电流计以保持 VCC1纹波电压降到最低。0.1 ?的陶 瓷电容器从VC&口 GN比问短而宽的痕 迹仙F最小值建议 Figure 23. Device Supply States 该器件的工作偏差在几个州。在启 动期间，VCCX压锁定（UVLO设置控 制器的最小工作直流输入电压。有两个 UVLO!值。当UVLO

34、F启超过阈值时， PFC空制器接通。如果VCC4压低于UVLO 关断阈值， PFC空制器关闭。在UVLO电流通 过设备绘制的是最小的。之后装置开启， 软启动（SS）被启动，并且所述升压电 感电流倾斜上升以受控的方式，以减少 对应力外部元件，避免输出电压过冲。 在软启动期间和之后的输出是在调节 时，设备将正常运行电流。如果任何几 种故障状况在遇到或如果设备被置于待 机状态与外部信号时，设备将降低待机 电流。 软启动 Figured Soft Start 软启动控制VCOM的上升率，以获 得越来越占空比作为一个线性控制函数 的时间。VCOMP电压环路跨导放大器 的输出，是UVLOfi间拉

35、低，ICOMPPISOP 和OLP（开环彳^护）/待机。一旦故障被 释放时，初始预充电源快速充电 VCOMP 至1.5 V.这一点之后，一个恒定的40 仙A的电流源入补偿元件造成的电压在 这个引脚坡道线性，直到输出电压达到 85%的最终值。在这点上，源电流减小， 直到输出电压达到其最终额定电压。软 启动时间是由选定的电压误差放大器补 偿电容值来控制，并且是基于所希望的 环路增益频率是用户可编程的。一旦输 出电压超过98%的 额定电压，软启动结束后，在初始预充 电源被断开，并且EDR^再受到抑制。 系统保护 系统级的保护功能，有助于保持系 统内的安全工作极限。 VC软压锁定（UVLO

36、 在启动过程中，欠压锁定（UVLQ 器件保持在关闭状态，直到VCC上升到 11.5-V使能门槛，VCCON在一个典型 的1.7 V滞后于UVLO以增加抗噪声能 力，当该设备关闭VCCF降到9.5-V禁 用门槛，VCCOFF如果，简短AC线路压 差期间，在VCC电压低于所需的电平， 以偏置内部故障电路中,UVL稼件允许 它继续排出VCOMP个特殊的快速放电 电路通过低阻抗电容，尽管缺乏完整的 VCC勺。这有助于避免过大的电流应激 增的AC线路回报，同时还有存储在电容 器VCOMP够的电压。通常情况下，这 些电容器可以在150毫秒的VCC的损失 被排放到小于1伏。 输出过电压保护（OVP

37、有两个级别的OVP当VSENS超过 107%的基准电压（VOVP_L, 4kQ的电 阻VCOMP接到地面迅速排出 VCOMP 如果VSENS超过基准的109% （VOVP_H 电压门输出禁用，直到VSENSEJ于基准 电压的102%。 开环保护/待机（OLP /待机） 如果输出电压反馈元件发生故障并 断开（开环）从VSENSE9号输入，则很 可能该电压误差放大器会增加栅极输出 到最大占空比。至防止这种情况，内部 下拉的力量VSENSESo如果输出电压低 于它的额定的16.5%电压，引起VSENSE 到低于0.82 V时，设备被置于待机状态 时，一个状态，其中的PWMF关是暂停， 器件仍然在

38、吸引，但低于2.95毫安待机 电流。这种关机功能也给出了设计师拉 VSENSE5,外部开关（待机功能）的选 项。 ISENSEFF PIN 码保护（ISOP） 如果当前的反馈元件发生故障并断 开（开环）的信号到ISENSE俞入，然后 它很可能是该PW破将增加栅极输出到 最大占空比。为了防止这种情况，一内 部上拉源驱动上述0.085 V ISENSE探 测器强制的状态下，PWW关暂停和设 备仍在，但下面绘制2.95毫安待机电 流。此关机功能可避免连续操作 OVPffi 严重扭曲输入电流。 I COMPF PIN 码保护（ICOMPP 如果ICOM因脚接地短路，那么 GATE俞出增加至最大

39、占空比。为了防止 这种情况，一旦ICOM因脚电压低于 0.2V时，PWMF关暂停并在设备仍在， 但平局待机电流低于2.95毫安。 故障保护 VC次压锁定，OLP /待机，ISOP 和 ICOMPP funtions 构成了 UCC28180 的故障保护功能。在故障保护，VCOMP 引脚被拉低，设备处于待机状态。 输出过压检测（OVD,欠压检测（UVD 和增强型动态响应（EDR的 在正常操作期间，在PFC出电压 小扰动很少超过土 5%的偏差和正常的 电压控制回路增益驱动输出回到调节。 在线路或负载变化较大，如果输出电压 扰动超过土 5%,过电压的输出（OVD 或欠压（UVD被检测和增强的动

40、态响应 （EDR的作用是加快低带宽电压环路的 响应速度。期间EDR电压误差放大器 的跨导增加大约五倍速度充电或放电电 压环路补偿电容所需调节的水平。EDR 是禁用时 5.25 V> VSENSE>4.75/的 EDR 功能未激活，直到软启动完成。该在软 切换保护（SOC状态（因为互相UVD 和SOQ中突）UVDt禁用。 FiffoML 0WJ, (W_L ED R, OLP, siwt Ciwteie 过电流保护 电感电流由RISENSE在输入整流 器的返回路径的低值电阻器感测。的另 一侧电阻器被连接到系统地。电压感测 在感测电阻器的整流器侧和是总是消极 的。在ISENSE电压由

41、-2.5固定增益缓 冲以提供一个正的内部信号目前的功 能。有两个过电流保护功能；软过流 （SOC可防止在输出和峰值电流限制 （PCD的过载防止电感饱和。 FiywrZT. SdlOiff-CunsfiPtik-CinsI LM 软过流（SOC 软过流（SOC限制了输入电流。SOC 被激活时，在ISENSEt流检测电压达到 -0.285 V.这是一种软控制，因为它不直 接切断栅极驱动器。取而代之的是4kQ 的电阻连接 VCOM接地以放电VCOMP 控制回路被调整为减小PWW空比循 环。欠压检测（UVD SOC^被禁用。 峰值电流限制（PCD 峰值电流限制（PCD运行在一个逐 周期的基

42、础。当ISENSEt流检测电压达 至iJ-0.4 V , PCL被激活，立即终止有源 开关周期。PCL是前沿消隐以提高打击 虚假触发的抗干扰能力。 电流检测电阻器，RISENSE 电流检测电阻，RISENSE是用软过 流（SOC的最小阈值大小,VSOC分钟）。 为了避免在正常操作期间触发此阈值， 从而导致降低的占空比，所述电阻的尺 寸为10%的过载电流超过峰值电感电 流， , &砌 kI5EM5E - TTi 1 1 由于RISENSE“看到”的平均输入电流， 最坏情况下的功耗发生在输入低线输入 时当前是在它的最大值。功率由检测电 阻耗散由下式给出： Prise 世 e [ n_

43、RM5^rax> 5 尺巧e ns e 峰值电流限制（PCD保护关闭输出 驱动器时检测电阻两端达到电压在 PCL 门槛，VPCL绝对最大峰值电流，IPCL, 由下式给出： pcl a 栅极驱动器 GATE俞出设计有一个电流最佳化 的结构，可直接驱动总的大值在高导通 和关断速度MOSFET/GBT栅极电容。内 部钳位电压限制在MOSFET极至15.2 V（典型值）。当VCCfe压低于UVLOK平, GATE俞出在开关状态。外部栅极驱动电 阻，RGATE可以用来限制上升和下降时 问和抑制振铃引起的寄生电感和栅极驱 动电路的电容和减少EMI。的最终值电 阻取决于与布局和其它考虑相关的寄生 元

44、件。一个10千欧电阻靠近MOSFET/ IGBT的栅极，栅极与地之间，放电寄生 栅电容并有助于防止意外的dv / dt触 发导通。 Cale Driuer 电流回路 整个系统的电流回路包括电流平均 放大器级，脉冲宽度调制器的（PWM的 阶段中，外部升压电感阶段和外部电流 传感电阻器。 ISENSE和 ICOM电能 从所述电流检测电阻的负极性信号 被缓冲并倒在ISENSEB入。该内部阳性 信号然后由电流放大器（GMI,其输出 是ICOMP^I脚平均。该电压上ICOMPE 比于平均电感电流。一个外部电容器到 GNDM施加到ICOMP^I脚电流回路补偿 和电流纹波过滤。平均放大器的

45、增益是 由内部VCOMP压决定。这个增益是非 线性的，以适应在全球范围内的AC线电 压范围。ICOMP接到3-V的内部每当 OVP_H ISOP或 OLP被触发。 脉宽加制器 该PW阶段ICOMP言号与周期性的斜坡 进行比较，以产生前沿调制输出信号是 高时的斜坡电压超过ICOMPt压。斜坡 的斜率被定义内部VCOM电压的非线性 函数。PW嘛出信号总是从低处的周期 开始，由内部时钟触发。输出保持低的 最小关断时间，tOFF_min,之后，斜直 线上升到相交icomp1压。该斜坡路口 ICOM映定tOFF的，因此脱下。由于DOFF =VIN / VOUT由升压拓扑方程，并且由 于VIN为正弦波

46、形，并且由于ICOMFPE 比于电感电流，它如下所述控制环路迫 使电感电流跟随输入电压波形的形状来 维持升压调节。因此，平均输入电流也 正弦波形。 <4-FlMUcycl! ► 控制逻辑 该PWM匕较器级的输出被输送到门 驱动级，受试者通过各种控制保护功能 并入设备。GATE输出占空比可以高达 98%,但总是有一个最小关断时间 tOFF_min。正常的工作周期操作可直接 通过 OVP_HF口中断 PCL UVLQ ISOP, ICOMMP OLP/待机也终止GATE俞出脉 冲，并进一步抑制输出直到SS操作可以 开始。 电压回路 PFC空制器的外部控制回路的电压 回路。该循环

47、由PFC输出传感阶段，电 压误差放大器级，和非线性增益生成。 输出感应 从PFC俞出电压至GND勺电阻分压 器网络形成的感应块电压控制循环。电 阻率是由所需要的输出电压和内部 5 V 调节基准确定电压。极低的偏置电流在 VSENS输入允许的最高可行的电阻值 的选择。最低的功耗和待机电流。一个 小电容从VSENSEGNDg于过滤信号在 高噪音的环境。该过滤器的时间常数一 般应小于100微秒。 电压误差放大器 跨导误差放大器（GMV产生的输出 电流正比于之间的差在 VSENS也压反 馈信号与内部5 V的基准。这种输出电 流充电或放电在VCOMPI脚的补偿电容 网络，建立适当的VCOMP压系统

48、运行 条件。适当选择补偿网络组件产生了稳 定的PFCB置调节器在整个AC线路范围 和0%至100%的负载范围。总电容也决 定了率的高层的VCOMP压的软启动， 如前面所讨论。期间任何故障或待机状 态排出放大器的输出VCOMP拉至GND 补偿电容的初始零状态。通常，大的电 容器具有一个串联电阻可延迟完全放电 为它们各自的时间常数（其可以是几百 毫秒）。如果VCC置电压UVLO^迅速 取出，在VCOMP常放电晶体管驱动丢 失和大电容器可以留给与它实质性电 压，否定后续软启动的好处。该 UCC2818俅用哪些工作没有VC瑜置并 联放电路径，以进一步放电 VCC后补偿 网络被除去。如果输出电压扰动超过

49、土 5 %,并且输出过电压（OVD或欠压（UVD 是检测到时，OVD UVD数调用EDR 紧接增加电压误差放大器跨导至约 280 仙so这个更高的增益有利于更快的充电 或放电的补偿电容新的操作水平。当输 出电压扰动大于107% VREF出现在 VSENS输入,4-k Q电阻连接VCOMPJ 地迅速减少VCOM电压。当输出电压扰 动大于109%的VREF将门关闭输出， 直至VSENSEfi于102%调控。 非线性增益代 在VCOMP电压被用来设置当前放 大器的增益和PW解坡斜率。这个电压 是受由SOC勺函数的变形例，如前面所 讨论。一起的电流增益和PW解坡调整 到不同的系统工作条件下（由

50、ACline 设置电压和输出负载水平），为VCOMP 改变，以提供低失真，高功率因数，输 入电流波形状追随输入电压。 设计实例 设计目标 这个例子说明了设计过程和元件选择为 利用UCC28180K续模式功率因数校正 升压转换器。相关的设计公式显示了通 用输入，360-W PFC变换器具有390 V 的输出电压 表1.设计目标参数 Tahiti. EnsignG&al Po的mel2国 rEsrcchnnKN iH np MAX MT V* ii就飒eg人蛤 95 265 眠 良一 ii就旧前送/车 力 的 H2 teuT1 T A

51、 L曲d出槌 h小* la Kt J knir m 溺 测 死 町C Lift 固itaiM 则 %=也做 山阊怔 UtXXI N91HJia -WK H w 0 0123 A 如 MPJ1X躲辨 Ik11fs 崛 We D 胤 * 1 前 即谢啪 骷幽t 帕 &1用也 IT5 02 心 的 皿 ■=a（小卷 &司左 ,蚓g 否 相 ■e 隔 LnehAHfi 钿脚域 %=惟慢 11 * ，=比。札 Ejf hSSHL OlT = 02 由 I&.5 加演第.出事

52、 斜 蟋 V QMirdef 师的 w镖i IS? 外0 PJUUWB TESTOITKll| MH TYP HU WIT 34机Iwkh愉察:匚吃, h Tf战 1U ID I2f k应戏 1 他 ■二旧祝 诉:底A 明 干 *F*|f . - F "他 小如“ (LB 利 T■ d iOHna™]s™i 拿界取 *二忡卷 %加史 "Imz 小 nt VH = J1QW 亦 1 Ri Wq 蛔* kti5 M k就也 afr=lou|H 朗 AMTTffW 屹

53、 苫 11jbk 1. 口济耕 Paramon ico^iriedl 电流计算 输入保险丝，整流桥，和输入电容是根 据输入电流计算选中。首先，确定最大 平均输出电流，IOUT (最大值)： I _ ^OUT(max) ,OUTlmax)二一㈠ VOUT ,360W dsL 西而-0-923 A 最大输入的 RMS线电流，IIN_RMS (最 大)，使用来自表1的参数和的效率和功 率因数初始假设计算： 30所示的原理图 IN_RMS(max)= lN_RMS{max}- p OUT(EaK) 11MM(e 木尸 F 360 W 0.94 X 85

54、Vx 0.99 = 4,551A 基于所述计算出的rmSS,最大输入电 流，IIN (ma为和最大平均输入电流， IIN_AVG (最大)，假设波形是正弦的， 可以被确定。 IN(max)= RMS(max) I岫值,产在 x 4,551 A = 6436 A । _ 2l|N(max) lN_AVG([nax) = 2x6.436 A l|N_AVG(Eax) = = 4097 A :开关频率a ,该UCC28180的开关频率是用户可编程 的上的FREQI脚接地单个电阻器。对于 这个设计，开关频率，FSW被选择为 120千赫。图31 (与图1相同)可被用 y来选择适

55、当的电阻器进行编程的开关频 率或值可以使用fTYP和RTYP勺恒定缩 放值来计算。在所有情况下，fTYP是一 个常数，它等于65千赫，RINT是一个 常数，它等于1兆欧，并且RTY/一个 常数，它等于32.7千欧。简单地将下面 RfR<]= 17.451k1) 215 倒 115 的 Figure 31. Frequency vs.区印尔 的计算得出相

56、应的电阻器应放在 FREQ 和GN必问： 的KHz X 32.7应凶瞅 (120kHz - 132,7k( J ■： 120 kHzj ^(32.7 kI2 - 65hHz) 17.8k Q的为FREQfe阻结果在118 kHz 的开关频率的典型值。 桥式整流器 输入桥式整流器必须具有超过输入平均 电流的平均电流能力。假设一个正向压 降的1伏，VF_BRIDGE夸越整流二极管， BR1,在输人电桥中的功率损耗， PBRIDGE可以计算出： I PBRIDGE ~ 2 VF bridge||N_AV3（max） Pbridge = 2x1V X4,097 A = 8,19

57、5 W 散热将被要求保持整流桥的安全工作范 围内操作。 电感纹波电流 该UCC281801连续导通模式（CCM控 制器，但如果所选择的电感器允许相对 高的纹波电流，该转换器将被迫在间断 模式（DCM中在轻负载和在较高的输入 电压范围内工作。高电感纹波电流有 CCM / DCM边界，并导致更高的轻负载 THD产生影响，同时也影响了输入电容， RSENS田口 CICOM阶值的选择。允许一 个电感纹波电流， AIRIPPLE,为20% 或更少，将导致在CCMS作在大部分工 作范围内的，但需要一个升压电感器， 其具有更高的电感值和电感器本身将是 物理上大。如同所有的转换器设计，决 定必须在一开

58、始，以优化与尺寸和成本 性能制成。在此设计示例中，电感器的 尺寸以这样的方式，以允许以最小化与 该转换器工作在DCMfr在较高的输入电 压和在轻负载的理解空间更大量的纹波 电流，但对于标称优化115 VAC输入电 压在满负荷。虽然具体地定义为一个 CCM空制器,UCC2818亦出在本申请中， 以满足整体的性能目标而过渡到 DCMfr 在高线电压，在较高的负载水平。 输入电容 输入电容必须基于输入纹波电流并且在 可接受的高频输入电压纹波来选择。允 许一个电感纹波电流，AIRIPPLE, 40% 和高频电压纹波系数，A VRIPPLE_IN 7%,最大输入电容值，CIN,通过首先 确定输入纹波

59、电流，IRIPPLE,以及输入 电压纹波计算，VIN_RIPPLE । R1PPLE= &R1PPLen（eg） △klPPLE O4 I ripple = 0 4 x 6.436 A = 2.575A Mn RIPPLE = AVrIPPLE」nMn RECTlFlED（min> △%1PPLE[N =。*。7 ^IN_RECTiriED = &Yn VIN^RECTIFIED =无乂 85V = 120V Mn ripple = 007 k 120V = 8.415V 用于将输入的X电容器的推荐值现在可 以计算： (最大)，可以计算出在最小输入电压的 峰值： Pa P

60、RE 8*swYn ripple 2.575A 8x118kHzx8.415V = 0.324MF mm _ VoUT _ Mn RECTiFiEDfmin} [EL 女 MN_RECTIF|ED(Ein)= 85V = 120V 标准值0.33 p FY2/ X2薄膜电容器使用。 升压电感器 基于上述讨论的容许电感纹波电流，升 压电感，LBST之后选择确定最大电感 峰值电流，IL_PEAK । ,| . kippLi L PEAK(m3x) - IN(rnax) / 2 575A L吒曲曲)=6 436A」三丝二7724A DUTYg* 二 390 V 升

61、压电感的最小值是根据可接受的纹波 电流，IRIPPLE,在一个计算0.5最坏情 况下的占空比： MsTgin}- %UT 口(1 ~~ 6 ^wripple 3907x0.5(1-0.5} 11&kHzx2.575A >321gH 为升压电感假设 40%的纹波电流建议 的最低值是321仙H;升压电感器将使用 的实际值是327微亨。与使用该实际值, 实际得到的电感电流纹波将是： Lrst =327pH , _VoutD(1-D) RlPPLEj actual) 一 3907x0,5(1.0.5) RiPRH 划砌= 118kHz，327 出=2⑤ 7A q am a 2

62、.527 A _ _ . L_PEAK(ma*),6436A + --- 二 71A 占空比是整流输入电压的函数，并且将 连续改变在半线路循环。占空比，DUTY 升压二极管 二极管损耗基于所述正向电压降，音频， 在125c和反向恢复电荷的二极管， QRR估计。使用碳化硅肖特基二极管， 虽然较为昂贵，将基本上消除了反向恢 复损耗，并导致较少的功耗： 用IODE 二 * 125cbuT(max： +。星油％/Qrr W_12?C = I? Q 阳=OnC PD|0DE = (1Vx 0.923 A)+(0.5x119kHz x 390 V)(0nC)=0J923W 这个输出

63、应该有一个二极管阻断电压超 出输出过转换器的电压，并附加到一个 适当大小的散热器。 开关元件 该MOSFET/IGBT开关将由被钳制在 15.2 v对于VCC置栅电压输出驱动大 于15.2 V的外部栅极驱动电阻建议限制 的上升时间，并抑制任何振铃引起的寄 生电感和栅极驱动电路的电容 ；这也将 有助于满足转换器的任何 EMI要求。该 设计实例采用 3.3 Q电阻；的任何最终 值 设计取决于与设计的布局相关的寄生元 件。为了便于快速关闭，一个标准的 40-V, 1-肖特基二极管被置于与栅极驱 动电阻反平行。 10-k Q电阻放置在 MOSFET/GBT和接地放电栅极电容和从

64、 无意的dv保护的栅极之间/ dt的触发 导通。 〔ACL 二 ^OUTtmin)- 2x360Wx21.28ms 390 V2 -300 V2 >247 mF 开关MOSFET导通损耗，在本设计中使 用的是RDS& 125c的估计(上)，在设 备数据表中，并计算出漏 RMSt流源， IDS_RMS %nctg_rw#c(s 恻⑵ c R口顺度c=段口

65、 ^0UT(nwi) L 何峪 RECTlFIEDffnii) DS RMS = 7 ：-炉 = IN RECTlFIEO

66、 + 8.407 W = 13.042 W 在MOSFET求的适当大小的散热器。 检测电阻器 以适应非线性功率限制的增益，感测电 阻RSENSE勺尺寸使得它使用最小软在 ISENSE弓唧的电流阈值触发软过电流 在小于最大峰值电感电流高10%, VSOC ISENSE 相当于 0.265 V. O _ ^SOC(min) 心21吒AKg"1 Rsense = 0 259”= 0.032a 5EN5E 77Ax1.1 检流电阻两端耗散的功率，PRSENS E必 须计算： PrSENSE = in RMS(mEix}RSENSE Prsense -4.551A3x0.032i2- 0.663W 峰值电流限制，PCL保护功能被触发时 电流通过感测电阻器的结果在 RSENSE 上的电压等于所述VPCL阈值。对于最坏 情况分析，最大VPCL阈值用于： । _ *CL(max) RSENSE 0 438V = 13.688 A 0.032。 为了防止冲击电流，一个标准的220- Q