CBB830NPF交错并联式PFC控制板硬件详细设计说明书.docx
《CBB830NPF交错并联式PFC控制板硬件详细设计说明书.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《CBB830NPF交错并联式PFC控制板硬件详细设计说明书.docx(12页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
CBB830NPF交错并联式PFC控制板硬件详细设计说明书
交错并联式PFC控制板
CBB-830/NPF-2001
硬件详细设计说明书
文档编号:
修订历史记录
版本
日期
说明
作者
V1.0
2012-12-24
杨小村
1.说明
1.1.目的
本文档为模块交错并联式PFC控制项目的硬件详细设计说明书,它在概要设计说明书的基础上,对交错并联式PFC控制板进行了实现层面上的要求和说明。
1.2.适用范围
该文档为研究组的设计文档,只提供给研发部内部成员。
1.3.术语
1.4.参考资料
(一)《UCC28070datasheet.PDF》
(二)《UCC28070使用手册.PDF》
2.概述
模块通用交错并联式PFC控制板为交错并联式Boost电路提供控制信号,使Boost输出电压稳定在400V。
模块通用交错并联式PFC控制板由三大部分组成,包括输入输出电压采样,两路电流采样、两路驱动电路。
2.1.PFC原理及芯片介绍
2.1.1交错并联式PFC芯片控制原理
交错并联式PFC控制器的PWM控制由德州仪器(TI)的16引脚的InterleavingCCMPFC控制芯片UCC28070实现。
和传统PFC控制器不同的是,UCC28070可实现双路交错式PFC控制。
其开关频率可以修改调试,由芯片外部的电阻设定。
该电路中有三个控制环路,一个是电压环路,一个是A路电流环路,一个是B路电流环路。
1.R1,R2(包括主板上的分压电阻)构成了输出电压采样电路;
2.RA,RB(还有主板上的分压电阻)构成了输入电压采样电路
3.C4,C3,C15,R5构成输出电压环;
4.R38,R39,R47,C34为A路电流采样信号处理电路,同时R53,D22,D21,C36,R51为A路电流的斜坡补偿电路;
5.R49,R50,R48,C33为B路电流采样信号处理电路,同时D1,D2,R52,C35,R54为为B路电流的斜坡补偿电路;
6.R8,C10,C11为A路的电流补偿电路;
7.R7,C9,C8为B路的电流补偿电路;
UCC28070可通过电流互感器进行电流采样,经采样电阻和滤波电路后得到电流采样信号输入到IC内部,并IC内部电路对该信号进行下降沿拟合,使得该信号和流过PFC电感的电流拟合而进行准确控制。
输出电压通过输出电压环路进行稳压控制;
A路的电流采样电路,A路的电流斜坡补偿电路和A路的电流环一起构成了A路的电流整流控制电路;
B路的电流采样电路,B路的电流斜坡补偿电路和B路的电流环一起构成了B路的电流整流控制电路;
A路和B路的驱动和采样信号相隔180度,这样可以实现输出交错式,并在输出纹波上可以实现部分抵消和频率倍增,减小输出纹波的效果;
2.1.2PFC芯片引脚介绍
UCC28070封装有TSSOP20和SOIC20两张封装供选择,目前选用的是SOIC20封装
2.2.原理框图
功能说明:
●直流电压采样:
主要实现将输出电压分压后和UCC28070内3V基准进行比较,以便稳定输出电压,同时为PFC电压环提供输出电压采样信号。
●交流输入电压采样:
可用于输入电压前馈和电流环控制;
●电流采样:
主要实现两路电感电流的采样,同时为过流保护、电流环控制提供电流信号。
●PWM输出:
主要实现PWM信号的输出。
3.单元设计
3.1.输出电压采样电路
●功能、性能:
稳定PFC的输出电压。
●原理框图:
(见图1)
图1图2
●根据UCC28070datasheet可知,UCC28070内部电压环基准电压为3V,因此可求出输出电压Vout.
3.2.输入电压采样电路
●功能、性能:
输入电压前馈和电流环路控制
●原理框图:
该部分电路的原理框图间上面图2.
●参数取值:
该部分电路的电阻取值和输出电压采样电路电阻的取值一致。
3.3.电流采样电路
●原理框图:
●原理说明:
PFC采样电流CSA、CSB经采样电阻采样后得到电压信号,该信号经RC滤波电路后得到干净电压信号,输入UCC28070的CSA、CSB脚。
该引脚脚为过流保护、电流环控制提供电流信号。
电流采样电阻的计算方法如下:
3.4.PWM输入
●功能、性能:
输出PWM波形,为两路PFC电路的MOSFET提供驱动信号。
。
●原理框图:
●电路说明:
UCC28070的驱动能力为±0.25A(连续)/±0.75A(脉冲),该驱动电流对于目前常用的低Rdson,高Ciss的CoolMOS的驱动能力严重不足,建议采用驱动芯片或者增加图腾柱式的驱动方式,这里采用驱动芯片来增加其驱动能力。
3.5.
PFC接口
交错并联式PFC控制板接口如下:
1.CSA、CSB为输入PFC路的电流采样信号;
2.+12V为UCC28070供电,同时也为板上其它处供电;
3.GND-P是交错并联式PFC控制板的地,此地和PFC电路的地相接;
4.VINAC是输入交流电压采样信号端;
5.VSENSE是输出直流电压采样信号端;
6.DRA、DRB为PWM输出驱动信号。
3.6.Layout布局注意
为了避免功率地对控制地引入干扰,在Layout时,控制地要按如下要求来做:
1.CSA、CSB为电流采样信号,经采样电阻后产生的电压信号易受干扰,需加强保护和屏蔽;
2.PWM信号为高频脉冲信号,需要和板上的其他信号分离开来,避免产生干扰;
3.解藕电容要靠近VCC,越近越好;
4.输入输出电压检测处的电容要靠近VSENSE脚,以便减小噪音;
5.该PCB板的内层需要整板铺铜已加强屏蔽。
4.电源和接地
4.1.电源
+12V电源:
直流电压;输入电压:
+12V±5%;
4.2.接地
+12V电源和PFC电路共地。
5.散热
6.安装固定
6.1.安装固定方式说明
单板设计,立式插装,满足机箱设计要求。
6.2.外形尺寸
长方形,高为30mm,宽为43.2mm。
6.3.固定
16Pin,2.54mm端子直接焊接在主功率板上。
6.4.接插件、端子位置
端子离板底高度约为2.5mm。
7.成本计算
单板成本预算分为三个方面:
物料成本;PCB板成本;PCB打样工程费。
●元器件物料成本
元器件中几款主要芯片为免费申请样片,其中包括:
Ø交错并联PFC控制芯片UCC28070,单价约$1.95;
Ø驱动芯片UCC27324,单价约$0.65元
主要使用的元器件为公司已有物料包括:
Ø0603电阻电容
Ø1206电阻电容
Ø16Pin2.54mm连接器
Ø二极管LL4148
元器件成本总价约为2元。
●PCB板成本
PCB印制四层板制作价格为每平方厘米0.2元,单板设计面积约为13平方厘米,PCB印制四层板成本约为2.6元。
●PCB加工费
PCB加工工程费约为1000元。
因此,除去PFC打样工程费,单块交错并联式PFC控制板成本约为15.6元。
8.技术难点
老产品中未经使用的技术、功能、电路等,新技术风险评估。
9.附录
交错并联式PFC控制板原理图