CBB830NPF交错并联式PFC控制板硬件详细设计说明书.docx

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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