8引脚连续导通模式CCMPFC控制器毕业设计论文外文翻译.docx

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8引脚连续导通模式CCMPFC控制器毕业设计论文外文翻译

8引脚连续导通模式（CCM）PFC控制器-毕业设计（论文）外文翻译

译文:

8引脚连续导通模式（CCM）PFC控制器

xxxx

摘要：

本文介绍的是用于毕业设计中的硬件电路中前级部分PFC功率因数矫正的控制器介绍.

产品特点

·8引脚解决方案减少了外部元件

·宽范围通用AC输入电压

·修正了65kHz的工作频率

·98％·最大占空比（典型值）。

·输出过/欠压保护

·输入欠压保护

·逐周期峰值电流限制

·开环检测

·低功耗用户控制待机模式

应用

·CCM升压功率因数校正电源在100瓦到2千瓦范围转换器

·数字电视

·家用电子产品

·白色家电和工业电子

·服务器和台式机电源

说明

该UCC28019A8引脚主动式功率因数校正（PFC）控制器采用升压拓扑结构在连续导通模式（CCM）工作。

该控制器适用于系统在100瓦至2千瓦范围宽范围的通用交流线路输入。

启动电流在欠压闭锁超过200毫安。

用户可以控制低功耗待机通过拉动VSENSE引脚低于0.77V.模式.

输入电流的低失真波形整形用平均电流模式控制来实现没有输入线电压检测，减少外部元件数量。

简单的外部网络允许电流和电压的柔性补偿控制回路。

开关频率在内部固定和修整，以优于5％的精度在25℃。

快1.5-A峰值栅极电流驱动外部开关。

许多系统级的保护功能包括峰值电流限制，软过电流，开环检测，输入欠压，输出过压/欠压。

软启动限制电流升压在启动过程中。

一个修剪内部参考提供准确的保护阈值和调节设定点。

一个内部钳位限制栅极驱动器电压12.5V.

典型应用图

图1

图1UCC28019典型应用

设备信息

表1终端功能

NAME

PIN

I/O

功能

GATE

8

O

栅极驱动器：

集成推挽栅极驱动器为一个或多个外部功率MOSFET。

典型的2.0-A水槽和1.5-A源的能力。

输出电压通常钳位在12.5V。

GND

1

地面：

地面设备的参考。

ICOMP

2

O

电流环路补偿：

目前跨导放大器的输出。

连接到电容器

GND提供的电流控制环路电流检测信号的赔偿和平均。

所述控制器被禁用，如果上ICOMP的电压低于0.6V。

ISENSE

3

I

电感电流检测：

输入整个外部电流检测电阻的电压

代表瞬时电流通过PFC的升压电感器。

这个电压由平均

电流放大器，以消除纹波和噪声的影响。

软过电流（SOC）限制平均电感电流。

逐周期峰值电流限制（PCL）立即关断GATE如果峰值限制电压超过开车。

一个内部1.5mA电流源拉ISENSE超过0.1V关闭PFC操作，如果该引脚变为开路。

使用此之间的220Ω电阻引脚和电流检测电阻限制浪涌电流激增到这个引脚。

VCC

7

I

设备供应：

外部偏置电源输入。

欠压锁定（UVLO）禁用控制器，直至VCC超过10.5V.操作一个开启阈值一直持续到VCC低于关断（UVLO）阈值9.5V.陶瓷旁路电容0.1μF的最小值必须连接从VCC到GND尽可能靠近器件尽可能的VCC电压的高频滤波。

VCOMP

5

O

电压回路补偿：

跨导电压误差放大器的输出。

电阻电容

网络从这个引脚连接到GND提供补偿。

VCOMP保持在GND至VCC，VINS和VSENSE都超过其阈值电压。

一旦这些条件都满足时，VCOMP充电，直到VSENSE电压达到99％的名义监管水平。

当增强动态响应（EDR）的接合，较高的跨导施加到VCOMP减少充电时间更快的瞬态响应。

软启动是由该引脚上的电容编程。

在软启动EDR更高的跨导被抑制。

VINS

4

I

输入交流电压感：

一个滤波电阻分压器网络从这个引脚整流市电连接节点。

输入欠压保护（IBOP）检测时，系统交流输入电压高于用户定义的正常操作电平，或低于用户定义的“欠压”电平。

在启动时控制器被禁用，直到VINS电压超过1.5V的阈值，开始软启动。

该如果VINS低于0.8V.操作掉电阈值控制也将被禁用不会恢复直到两个VINS和VSENSE电压超过其阈值启用，启动另一个软

开始。

VSENSE

6

I

输出电压检测：

从这个引脚连接到PFC输出的外部电阻分压器网络电压提供反馈检测监管到内部5-V参考电压。

小从这个引脚接地电容过滤高频噪声。

待机模式禁用控制器VCOMP放电时，在VSENSE电压低于0.8V的启用阈值内部100nA的电流源VSENSE拉至GND为开环保护（OLP），包括引脚断线。

输出过电压保护（OVP）禁止GATE输出，当VSENSE超过基准电压的105％。

增强的动态响应（EDR）迅速返回输出电压正常监管水平时，系统线路或负载阶跃导致VSENSE下降低于95％的基准电压。

图2框图

应用信息

UCC28019A操作

所述UCC28019A是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续导通模式。

该UCC28019A需要很少的外部元件来操作作为活性PFC预调节器。

其修剪振荡器提供65kHz的标称固定开关频率，确保进行-EMI噪声频谱的两个基频和二次谐波分量下面的EN55022进行波段150kHz的测量范围。

它紧紧调整的内部5-V参考电压提供精确的输出电压调节过的典型世界范围的85-265VAC电源输入范围从零到满输出负载。

调节完成两个环。

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，根据升压电感器值时，电感电流可能会不连续，但仍满足D类的要求EN61000-3-2尽管高次谐波。

外部电压环路通过调节PFC输出电压上产生VCOMP的电压（取决于线路和负载条件），其决定了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UCC28019A工作从外部偏置电源。

因此建议该设备可以从供电

调节辅助电源。

软启动

软启动控制VCOMP的上升率，以获得越来越占空比为线性控制功能的时间。

VCOMP，电压环路跨导放大器的输出，是UVLO期间拉低，防喷器和OLP（开环保护）/STANDBY。

一旦故障状态被释放时，一个初始预充电源快速充电VCOMP至约1.9V。

在这之后，电流的恒定30毫安被源进补偿元件造成的电压在这个引脚斜坡线性，直到输出电压达到85％的最终值。

在这一点上，产品采购电流减小，直到输出电压达到99％的最终的额定电压。

软启动时间是由电压误差放大器的补偿电容值控制选择，并且是根据所希望的环路的交叉频率的用户可编程的。

一旦输出电压超过99％的额定电压，所述预充电源被断开，EDR不再受到抑制。

欠压锁定

VCC欠压锁定（UVLO）

在启动过程中，欠压锁定（UVLO）器件保持在关闭状态，直到VCC上升10.5-V以上启用阈值，VCCON。

随着滞后于UVLO的典型1V，以增加抗噪声能力，设备转关闭时，VCC下降到9.5-V禁用阈值，VCCOFF。

如果，简短交流线路压差期间，在VCC电压低于电平必需偏压内部故障电路中，UVLO条件允许它继续履行VCOMP一个特殊的快速放电电路通过低阻抗的电容器，尽管完全缺乏的VCC的。

这有助于避免过大的电流浪涌应交流线路回报，同时还有存储在VCOMP电容实质性电压。

通常情况下，这些电容可以在150毫秒VCC损失排放到小于1.2V。

输入欠压保护（IBOP）

所检测的线电压输入，VINS，提供了一种装置，用于设计以设置所需的电源电压有效值在哪一级的PFC预调节器应启动，VAC打开，以及所需的电源RMS电平，在它应关闭，VAC关断。

这可以防止不必要的持续系统运行或低于掉电电压，在过大的线电流可能过热成分。

另外，由于VCC偏压未衍直接从线电压，IBOP保护由低线路条件的电路，可能不会触发在VCCUVLO关断。

通过一个电阻分压器滤波器网络的输入线电压是从整流的交流电源直接感测的电压提供的VINS输入缩放和滤波值。

防喷器将设备置于待机模式，当VINS瀑布（从高到低）低于0.8V，VINSBROWNOUT_th。

该装置出来的待机时VINS上升（从低到高）上述1.5V，VINSENABLE_th。

偏置电流从VINS，IVINS_0V，乳源小于0.1毫安。

与偏置电流这低，几乎没有关注造成该电流流经传感网络的任何设定点误差。

该该网络的最高值praticable阻力应选择以尽量减少功耗，尤其是在应用需要低待机功耗。

请注意，较高的电阻值更容易受到噪声皮卡，但低噪声的PCB布线技术可以帮助减轻这一点。

此外，根据不同的电阻器型使用和它的额定电压，RVINS1应与多个电阻器来实现串联，以减少电压应力。

输出过电压保护（OVP）

VOUT（OVP）是输出电压值超过规定值的5％，从而导致VSENSE超过5.25V阈值（5-V参考电压+5％），VOVP。

正常的控制回路被旁路，GATE输出被禁用，直到VSENSE低于5.25VVOUT（OVP）是420V在一个系统中有400-V的额定输出。

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VSENSE的信号输入，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。

到防止这种情况，内部下拉的力量VSENSE低。

如果输出电压低于它的额定电压的16％，造成VSENSE到低于0.8伏，在设备被置于待机状态，其中的PWM切换停止的状态下，并该设备仍吸引，但低于2.9毫安待机电流。

此关机功能也给了设计师拉VSENSE低，外部开关选项。

ISENSE开PIN码保护（ISOP）

如果输出电压反馈元件发生故障并断开（开环）从VSENSE的信号输入，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。

到防止这种情况，内部下拉的力量VSENSE低。

如果输出电压低于它的额定电压的16％，造成VSENSE到低于0.8伏，在设备被置于待机状态，其中的PWM切换停止的状态下，并该设备仍吸引，但低于2.9毫安待机电流。

此关机功能也给了设计师拉VSENSE低，外部开关选项。

输出欠压检测（UVD）和增强型动态响应（EDR）

在正常操作中，在PFC输出电压小扰动很少超过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，如果输出电压降超过-5％，欠电压的输出被检测（UVD）和增强的动态响应（EDR）的作用，以加快低带宽电压回路的响应速度慢。

期间EDR，跨导电压误差放大器的增加约16倍至电压环路的速度充电补偿电容器所需的监管水平。

EDR被删除时，VSENSE>4.75V.的EDR功能没有被激活，直到软启动完成。

过流保护

电感电流由RISENSE，在输入整流器的返回路径一个低值电阻器感测。

的另一侧电阻器被连接到系统接地。

电压感测在感测电阻器的整流器侧和是始终为负值。

在ISENSE电压由-1.0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;软过电流（SOC）可防止在输出和峰值电流限制（PCL）过载防止电感饱和。

软过电流（SOC）

软过电流（SOC）限制了输入电流。

的SOC被激活时在ISENSE电流检测电压达到-0.73V时，影响内部VCOMP电平，并且控制回路被调整为减小所述PWM占空比循环。

峰值电流限制（PCL）

峰值电流限制（PCL）运行在一个逐周期的基础。

当ISENSE电流检测电压达到-1.08V，PCL被激活，立即终止有源开关周期。

PCL是前沿消隐提高对错误触发的抗干扰能力。

栅极驱动器

GATE输出设计有一个电流最佳化的结构，可直接驱动总MOSFET的大值栅极电容在高导通和关断速度。

在MOSFET栅极到内部钳位电压限制12.5V（典型值）。

当VCC电压低于UVLO水平，GATE输出在关闭状态下举行。

一个外部栅极驱动电阻，RGATE，可用于限制上升和下降时间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。

电阻器的最终值取决于与布局和其它考虑相关的寄生元件。

有10kΩ的电阻接近到MOSFET的栅极和地之间的栅极，放电寄生栅电容和帮助保护防止意外的dv/dt触发导通。

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检测电阻器。

ISENSE和ICOMP功能

从所述电流检测电阻的负极性信号被缓冲并反转在ISENSE输入。

该内部阳性信号然后由电流放大器（GMI），其输出是ICOMP引脚平均。

该电压上ICOMP正比于平均电感电流。

一个外部电容器到GND被施加到ICOMP引脚电流回路补偿和电流纹波过滤。

平均放大器的增益是由内部VCOMP电压决定。

这个增益是非线性的，以适应在全球范围内的交流线电压范围。

ICOMP连接到内部4V只要设备处于故障或待机状态。

脉宽调制器

该PWM阶段ICOMP信号与周期性的斜坡进行比较，以产生一个前沿调制输出信号是高时的斜坡电压超过ICOMP电压。

坡道的坡度定义由内部VCOMP电压的非线性函数。

PWM输出信号总是在周期开始时，由内部时钟触发启动低。

该输出为最小关断时间，tOFF_min，之后斜直线上升到相交ICOMP保持低电压。

斜坡ICOMP路口决定吨OFF，因此脱下。

由于DOFF=VIN/VOUT的升压拓扑方程，并且由于VIN为正弦波形，并且由于ICOMP成正比的电感电流，接下去控制环路迫使电感器电流跟随输入电压波形的保持升压调节。

因此，该平均输入电流也是正弦波形。

控制逻辑

该PWM比较器级的输出被输送到栅极驱动阶段，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99％，而将始终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和被打断PCL上一个逐周期的基础。

UVLO，防喷器和OLP/待机也终止GATE输出脉冲，并进一步抑制输出，直到SS操作可以开始。

电压环路

PFC控制器的外部控制回路的电压回路。

该循环由PFC输出传感阶段，电压误差放大级，并且所述非线性增益生成。

输出感应

从PFC输出电压GND的电阻分压器网络形成传感块电压控制循环。

电阻率是由所需要的输出电压和内部5V调节基准确定电压。

像VINS输入，极低的偏置电流在VSENSE输入允许的最高可行的选择电阻值最低的功耗和待机电流。

一个小电容，VSENSE到GND服务过滤在高噪声环境中的信号。

该过滤器的时间常数一般应小于100毫秒。

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VSENSE电压反馈信号和内部5-V参考。

这种输出电流充电或放电在VCOMP引脚补偿网络的电容来建立合适的VCOMP电压系统操作条件。

适当选择补偿网络组件产生了稳定的PFC预调节在整个交流线路范围和0-100％的负载范围。

总电容还确定率的高层的VCOMP电压的软启动，如前所述。

期间任何故障或待机状态排出放大器的输出VCOMP被拉至GND补偿电容器到初始零状态。

通常，大的电容器具有一串联电阻器，其延迟完全放电为各自的时间常数（其可以是几百毫秒）。

如果VCC偏置电压UVLO后，迅速取出，在VCOMP正常放电晶体管失去驱动和大电容可以留下就可以了大量的电压，否定的后续软启动的好处。

该UCC28019A结合其运行时无需VCC偏置并联放电路径，进一步履行VCC后补偿网络被除去。

当输出电压扰动大于5％出现在VSENSE输入，放大器移出的线性操作。

上的过压，过压保护功能直接作用于切断的GATE输出，直到VSENSE在调控的5％的回报。

上的欠电压时，UVD函数立即调用EDR加电压误差放大器的跨导到约440毫秒。

这更高的增益有利于更快补偿电容器充电至新的操作水平。

非线性增益代

在VCOMP电压用于设置电流放大器增益和PWM斜坡斜率。

该电压是内部缓冲，并且然后随时改变由SOC的函数，如前面所讨论的。

一起的电流增益和PWM斜坡调整到不同的系统工作条件下（由设定交流线电压和输出负载电平），为VCOMP的变化，以提供低失真，高功率因数的输入电流波形跟随输入电压的。

指导教师评语：

成绩：

91教师签名：