使用模擬控制器構(gòu)建低成本無橋 PFC

在 PC 和服務(wù)器應(yīng)用中，可以選擇無橋功率因數(shù)校正電路 (PFC)，如圖 1 所示，以滿足80 Plus Platinum 或 Titanium的要求。

圖 1. 無橋 PFC 電路的功率級。

與圖 2 中的傳統(tǒng)升壓 PFC 相比，無橋 PFC 消除了橋式整流器和橋式整流器的功率損耗。對于400W 電源，在 120VAC/60Hz 輸入下，橋式整流器的功率損耗高達 6W。由于橋式整流器的功耗，效率降低了1.5% ，這清楚地說明了為什么人們在有高效率要求時會考慮無橋 PFC。

圖 2. 傳統(tǒng)升壓 PFC 電路的功率級。

圖1中無橋PFC的開關(guān)S 1和S 2不能同時導(dǎo)通，使得無橋PFC常常需要復(fù)雜的驅(qū)動策略。C2000 Piccolo MCU或UCD3138等數(shù)字控制器通常用作無橋 PFC 的控制器。

數(shù)字控制器幾乎可以用于您想要應(yīng)用于電源的任何控制策略。它們還提供了實時讀取電源運行信息的可能性。然而，使用數(shù)字控制器意味著更高的 BOM 成本。那些想要高轉(zhuǎn)換器效率并且不需要通信接口的人可能仍然希望找到用于無橋 PFC 的低成本模擬控制器。圖 3 中的半無橋 PFC是一種高效低成本 PFC 電路的選擇。

圖 3. 半無橋 PFC 電路的功率級。

半無橋 PFC將兩個升壓轉(zhuǎn)換器與返回二極管相結(jié)合，以執(zhí)行功率因數(shù)校正。正負(fù)半 AC 周期中的電流路徑如圖 4 所示。在返回二極管 D R1和 D R2的幫助下，開關(guān) S 1和 S 2現(xiàn)在可以同時打開/關(guān)閉。我們現(xiàn)在能夠?qū)⒁韵氯魏蔚统杀緲?biāo)準(zhǔn)模擬升壓 PFC 控制器應(yīng)用于半無橋 PFC：

· TI 模擬升壓 PFC 控制器：

· UCC38051 – 轉(zhuǎn)換模式 PFC 控制器。

· UCC28019 – 連續(xù)導(dǎo)通模式 PFC 控制器，固定頻率。

· UCC28180 – 連續(xù)導(dǎo)通模式 PFC 控制器，可編程頻率。

(一個)

(二)

圖 4. 使用返回二極管運行的無橋 PFC：在交流周期的正半部分 (a) ;在交流周期的負(fù)半部分 (b)。

UCC38050和UCC38051是用于需要符合IEC 1000-3-2諧波抑制標(biāo)準(zhǔn)的中低功率應(yīng)用的PFC控制器。控制器設(shè)計用于在過渡模式(也稱為邊界傳導(dǎo)模式或臨界傳導(dǎo)模式操作)下運行的升壓預(yù)調(diào)節(jié)器。它們具有用于反饋誤差處理的跨導(dǎo)電壓放大器、用于生成與輸入電壓成比例的電流指令的簡單乘法器、電流檢測(PWM)比較器、PWM邏輯和用于驅(qū)動外部FET的圖騰極驅(qū)動器。在過渡模式操作中，PWM電路為自激振蕩電路，導(dǎo)通由電感零電流檢測器(ZCD引腳)控制，關(guān)斷由電流檢測比較器控制。此外，控制器還提供峰值電流限制、默認(rèn)定時器、過壓保護(OVP)和啟用等功能。

UCC28019A 8引腳有源功率因數(shù)校正(PFC)控制器使用在連續(xù)傳導(dǎo)模式(CCM)下工作的升壓拓?fù)?。該控制器適用于寬范圍通用交流線路輸入的100 W至>2 kW范圍內(nèi)的系統(tǒng)。欠壓鎖定期間的啟動電流小于200μA。用戶可以通過將VSENSE引腳拉至0.77 V以下來控制低功耗待機模式。使用平均電流模式控制實現(xiàn)輸入電流的低失真波形成形，無需輸入線感應(yīng)，減少了外部元件計數(shù)。簡單的外部網(wǎng)絡(luò)允許靈活補償電流和電壓控制回路。開關(guān)頻率在內(nèi)部固定，并在25°C時微調(diào)至優(yōu)于±5%的精度?？焖?.5A峰值柵極電流驅(qū)動外部開關(guān)。

許多系統(tǒng)級保護功能包括峰值電流限制、軟過電流、開環(huán)檢測、輸入失電和輸出過/欠壓。軟啟動限制啟動期間的升壓電流。經(jīng)過調(diào)整的內(nèi)部參考提供了準(zhǔn)確的保護閾值和調(diào)節(jié)設(shè)定點。內(nèi)部鉗位將柵極驅(qū)動電壓限制為12.5V。

UCC28180是一款靈活易用的8引腳有源功率因數(shù)校正(PFC)控制器，可在連續(xù)導(dǎo)通模式(CCM)下工作，以實現(xiàn)交流-直流前端升壓預(yù)調(diào)節(jié)器的高功率因數(shù)、低電流失真和出色的電壓調(diào)節(jié)。該控制器適用于在100-W至數(shù)kW范圍內(nèi)運行的通用交流輸入系統(tǒng)，開關(guān)頻率可在18 kHz至250 kHz之間編程，以方便地支持功率MOSFET和IGBT開關(guān)。集成1.5-A和2-A(SRC-SNK)峰值柵極驅(qū)動輸出，內(nèi)部箝位為15.2 V(典型)，能夠快速開啟、關(guān)閉和輕松管理外部電源開關(guān)，而無需緩沖電路。

使用平均電流模式控制實現(xiàn)輸入電流的低失真波形成形，無需輸入線感測，減少了外部元件計數(shù)。此外，控制器的特點是降低電流檢測閾值，以便于使用小值并聯(lián)電阻器來降低功耗，在大功率系統(tǒng)中尤其重要。為了實現(xiàn)低電流失真，控制器還具有修剪內(nèi)部電流回路調(diào)節(jié)電路，以消除相關(guān)的不準(zhǔn)確。

簡單的外部網(wǎng)絡(luò)允許靈活補償電流和電壓控制回路。此外，UCC28180提供了一個基于電壓反饋信號的增強型動態(tài)響應(yīng)電路，以在快速負(fù)載瞬態(tài)下提供更好的響應(yīng)，無論是在輸出過壓還是欠壓條件下。當(dāng)電壓反饋信號超過V-OVP_L時，UCC28180中提供的獨特VCOMP放電電路被激活，從而使控制回路有機會快速穩(wěn)定，并避免遇到過電壓保護功能，因為PWM關(guān)閉通常會導(dǎo)致聲音噪聲控制軟啟動逐漸調(diào)節(jié)輸入啟動期間的電流和降低電源開關(guān)上的應(yīng)力控制器中的許多系統(tǒng)級保護功能包括VCC UVLO、峰值電流限制、軟過電流、輸出開環(huán)檢測、輸出過壓保護和開路引腳檢測(VISNS)。經(jīng)過修剪的內(nèi)部參考可提供準(zhǔn)確的保護閾值和調(diào)節(jié)設(shè)定點。用戶可以通過將VSENSE引腳拉至0.82 V以下來控制低功耗待機模式。