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UCC2817提供了一个具有低启动电流的片内并联调节器

日期:2019-11-16标签: (来源:互联网)

描述
UCCx817/18系列提供有源功率因数校正预调节器所需的所有功能。该控制器通过对交流输入线电流波形进行整形,使其与交流输入线电压波形相对应,从而达到接近单位功率因数的目的。平均电流模式控制保持稳定,低失真正弦线电流。
UCC2817/UCC2818采用德州仪器的BiCMOS工艺设计,具有低启动电流、低功耗、过电压保护、并联UVLO检测电路、降低大容量电容器纹波电流的前沿调制技术和改进的低偏移(±2mv)电流放大器等新功能轻载条件下的变形。

说明(续)
UCC2817提供了一个具有低启动电流的片内并联调节器,适用于使用自举电源的应用。UCC2818适用于固定电源(VCC)应用。
提供16针D、DW、N和PW封装。
操作自由空气温度的绝对最大额定值(除非另有说明):电源电压VCC 18 V。. . . . .
超出“绝对最大额定值”列出的应力可能对设备造成永久性损坏。这些仅为应力额定值,并不意味着设备在这些或任何其他条件下的功能操作超出了推荐操作条件下的指示。长时间暴露在绝对最大额定值条件下可能影响器件可靠性。

PIN描述
电流放大器不逆转输入位于本品与电流感应电阻器的正面之间。此输入与倒置输入(“Mout”)在功能下移至和下移GND。
电流放大器输出是一个宽带操作放大器的输出,该宽带操作放大器传感线路电流和控制PFC脉冲宽带调制器(PWM)以强迫正确的功率循环。补偿部件位于橡胶和软木之间。
振荡器定时电容器(振荡器定时电容器)从CT到GND根据:F 0.6 RT CT从振荡器定时电容器到GND的电容器应尽可能短和直接。
开关的输出驱动是一个图腾柱上的最大门驱动。使用一系列栅极电阻器来防止栅极阻抗与输出驱动之间的相互作用,这可能会导致干扰过大。See characteristic curveto determine minimum required gate resister value.在引发电容负荷时,干燥器输出的一些外溢值总是预期的。

引脚说明(续)
IAC:(电流与输入电压成比例)这个输入到模拟乘法器的电流与瞬时线电压成比例。乘法器是为从这个电流输入(IIAC)到乘法器输出的非常低的失真而定制的。建议的最大电压为500千伏A:(乘数输出和电流放大器反相输入)的模拟乘法器的输出和电流放大器的反相输入连接在一起在上午10时30分。由于乘法器输出是电流,这是一个高阻抗输入,因此放大器可以配置为差分放大器。这种结构提高了抗噪性,并允许前沿调制操作。倍增器输出电流限制在2 IIAC。乘法器输出电流由以下公式给出:
其中K 1 V是乘法器增益常数。
OVP/EN:(过电压/启用)一种窗口比较器输入,当升压输出电压高于额定值时禁用输出驱动器,或当电压低于1.9 V(典型值)时禁用PFC输出驱动器并重置SS。
PKLMT:(PFC峰值电流限值)峰值限值的阈值为0v。使用电阻分压器将该信号从电流感测电阻器的负极侧移到VREF电平,将该信号移到由感测电阻器的值和峰值电流限值定义的电压电平。当PKLMT电压低于0v时,达到峰值电流极限。
RT:(振荡器充电电流)从RT到GND的电阻用于编程振荡器充电电流。建议使用介于10 kΩ和100 kΩ之间的电阻器。此引脚上的标称电压为3 V。SS:(软启动)VSS在VVCC低条件下放电。启用时,SS用电流源为外部电容器充电。此电压用作启动期间的电压错误信号,使脉宽调制占空比缓慢增加。在VVCC退出的情况下,OVP/EN被强制低于1.9 V(典型值),SS快速放电以禁用PWM。
注:在开环测试电路中,SS引脚接地不能确保0%的占空比。详情请参阅申请部分。
VAOUT:(电压放大器输出)这是调节输出电压的运算放大器的输出。电压放大器的输出在内部限制为大约5.5 V,以防止过冲。
VCC:(正电源电压)在10 V和17 V之间连接至至少20毫安的稳定电源,以便正常工作。直接旁路VCC到GND,以吸收为外部MOSFET栅电容充电所需的电源电流峰值为了防止栅极驱动信号不足,除非VVCC超过上欠压锁定电压阈值并保持在下阈值以上,否则输出设备被禁止。
VFF:(前馈电压)通过将IIAC的1/2镜像到单极外部滤波器,在该引脚处产生的均方根电压信号。在低电压时,VFF电压应为1.4V。
VSENSE:(电压放大器反向输入)这通常连接到补偿网络和通过分压网络输出的升压转换器。
VREF:(电压基准输出)VREF是精确的7.5-V电压基准的输出。该输出能够向外围电路输出20毫安,并且内部短路电流受限。当VVCC低于UVLO阈值时,VREF被禁用并保持在0V。使用0.1微米或更大的陶瓷电容器将VREF旁路至GND,以获得最佳稳定性。关于VREF线路和负载调节特性

功率级
LBOOST:升压电感值由以下因素决定:
促进
VIN(min)D(I fs),其中D是占空比,∏I是电感纹波电流,fs是开关频率。对于该示例电路,开关频率为100 kHz,纹波电流为875毫安,最大占空比为0.688,最小输入电压为85 VRMS,则提供了约1 mH的升压电感器值。在这个方程中使用的值是在低线的峰值,其中电感器电流及其纹波在最大值。
COUT:两个主要的标准,电容和额定电压,决定了输出电容的选择。电容值由输入交流电压被移除后支撑负载所需的保持时间决定。保持时间是输入被移除后输出保持在调节状态的时间量。对于该电路,所需的停留时间约为16。在输出功率、输出电压和停留时间方面给出电容值:
实际上,由于输出纹波电压规范限制了允许输出电容ESR的数量,计算出的最小电容值可能不足。获得足够低的ESR值通常需要使用比计算值大得多的电容值。允许输出电容器ESR的量可以通过将最大指定输出纹波电压除以电感器纹波电流来确定。在这个设计中,保压时间是主要的决定因素,并选择了一个220μF,450-V的电容器,在250 W时输出电压为385 V直流电。
电源开关的选择:在任何电源设计中,必须在性能、成本和尺寸之间进行权衡。当选择一个电源开关时,在考虑转换器的开关频率时,计算几个不同设备的开关总功耗是有用的。开关的总功耗是开关损耗和传导损耗之和。开关损耗是栅极电荷损耗、COSS损耗和开关损耗的组合:
在POFF 12 VOFF IL tON tOFF fs上,其中QGATE是栅极总电荷,VGATE是栅极驱动电压,fs是时钟频率,COSS是MOSFET的漏源电容,IL是电感电流峰值,tON和tOFF是开关时间(使用器件参数RGATE估计,QGD和VTH)和VOFF是开关在关闭时间内的电压,在这种情况下VOFF=VOUT。

应用程序信息
传导损耗计算为开关的RDS(开)(在最坏的结温下)和均方根电流的平方的乘积:
其中K是制造商RDS(on)与结温曲线中的温度系数。计算这些损耗并根据频率绘制曲线,使设计师能够确定哪个制造商的设备在所需开关频率下具有最佳性能,或者哪个开关频率对于特定电源开关具有最小的总损耗。在这个设计实例中,选择了一个来自国际整流器的IRFP450 HEXFET,因为它的低RDS(on)和它的VDSS额定值。IrpP450的RDS(ON)为0.4,最大VDSS为500 V,是理想的选择。有关此程序的详细说明,请参阅单极电源设计研讨会(SEM1200,主题6,设计审查:140 W,[多输出高密度DC/DC转换器])。
软启动器
软启动电路用于防止启动期间输出电压的过冲。这是通过缓慢地提高电压放大器的输出(VVAOUT)来实现的,这使得PWM占空比缓慢地增加。请使用以下公式为软启动引脚选择电容器。
在本例中,tDELAY等于7.5ms,这将产生10nf的CSS。
在开环测试电路中,软启动引脚对地短路不能确保0%的占空比。这是由于电流放大器输入偏置电压,这可能迫使电流放大器输出高或低取决于偏置电压的极性。然而,在典型的应用中,有足够的涌流和偏置电流来克服电流放大器的偏置电压。
乘数
UCC3817乘法器的输出是表示所需输入线电流的信号。它是电流放大器的一个输入端,电流放大器对电流回路进行编程,以控制输入电流,从而实现高功率因数操作。因此,乘法器的正常工作是设计成功的关键。乘法器的输入是VAOUT、电压放大器误差信号IIAC、输入整流交流线电压的表示和输入电压前馈信号VVFF。乘数IMOUT的输出可以表示为:
VVAOUT 1k VVFF 2,其中K是通常等于1v的常数电气特性表涵盖了乘法器设计所需的所有操作条件