1 引 言
德 州 仪 器 （ TI） 公 司 新 推 出 的 UCC28510系 列 PFC/PWM组 合 控 制 器 ， 含 有 8个 型 号 （ 从 UCC28510到 UCC28517） 。 这 些 控 制 器 PFC级 和 PWM级 栅 极 驱 动 源 电 流 和 阱 电 流 ， 由 先 前 同 类 器 件 的 0.3～ 1.5 A分 别 增 加 到 2 A和 3 A， 从 而 使 离 线 式 开 关 电 源 （ SMPS） 的 功 率 提 高 到 300 W以 上 。 该 功 率 等 级 属 于 业 界 真 正 要 求 的 严 格 限 制 谐 波 含 量 的 SMPS功 率 范 畴 。
由 于 UCC28510系 列 PFC/PWM组 合 控 制 器 在 设 计 上 有 许 多 创 新 ， 在 通 用 AC线 路 输 入 （ 85～ 265 V） 和 负 载 范 围 内 ， 电 流 谐 波 含 量 完 全 符 合 ICE1000 3 2标 准 要 求 ， 线 路 功 率 因 数 非 常 接 近 于 1。 同 时 ， PFC升 压 变 换 器 输 出 纹 波 电 流 明 显 减 小 ， 系 统 瞬 态 响 应 得 到 提 高 。 与 先 前 的 PFC/PWM组 合 控 制 器 比 较 ， 采 用 该 系 列 控 制 器 可 使 SMPS系 统 电 路 进 一 步 简 化 ， 从 而 有 助 于 降 低 系 统 成 本 ， 节 省 空 间 ， 提 高 系 统 功 率 密 度 和 可 靠 性 。
2 主 要 特 点
UCC28510系 列 控 制 器 具 有 以 下 几 方 面 的 特 点 。
1） 采 用 20引 脚 PDIP或 20引 脚 SOICW封 装 （ 功 率 耗 散 分 别 为 1 W和 0.7 W） ， 工 作 结 温 范 围 为 － 50 ℃ ～ 150 ℃ 。
2） 将 连 续 传 导 模 式 （ CCM） 平 均 电 流 型 控 制 PFC控 制 器 和 峰 值 电 流 模 式 PWM级 电 路 集 成 在 同 一 芯 片 上 ， 设 计 新 颖 ， 结 构 紧 凑 ， 如 图 1所 示 。
3） PFC控 制 器 中 的 三 输 入 高 度 线 性 化 的 乘 法 器 和 跨 导 （ gm） 电 压 误 差 放 大 器 大 大 地 提 高 了 电 路 的 瞬 变 响 应 。
4） PWM控 制 器 最 大 占 空 比 可 编 程 设 定 ， 并 且 开 关 频 率 fPWM可 以 与 fPFC相 同 ， 也 可 以 选 择 fPWM=2fPFC， 具 体 如 表 1所 列 。
5） 为 了 减 小 PFC升 压 预 调 节 器 输 出 电 容 器 上 的 纹 波 电 流 ， PFC和 PWM级 分 别 采 用 前 沿 调 制 和 后 沿 调 制 。 图 2示 出 了 UCC28510系 列 脉 冲 前 沿 /后 沿 调 制 （ LEM/TEM） 控 制 器 与 传 统 后 沿 /后 沿 调 制 （ TEM/TEM） PFC与 PWM组 合 控 制 器 在 能 量 贮 存 电 容 器 （ CES） 上 的 电 流 （ iES） 对 比 。
此 外 ， UCC28510系 列 PFC/PWM组 合 控 制 器 还 具 有 可 编 程 软 启 动 ， PFC输 入 电 压 前 馈 控 制 ， 峰 值 电 流 和 功 率 限 制 ， 零 功 率 检 测 和 过 电 压 保 护 等 特 征 。
3 应 用 电 路 及 设 计
3. 1 应 用 电 路
UCC2851X作 为 控 制 器 的 PFC升 压 预 变 换 器 与 回 扫 （ 反 激 ） 式 PWM功 率 级 SMPS电 路 如 图 3所 示 。 图 中 ， UCC2851X（ U1） 中 的 PFC控 制 器 、 升 压 电 感 器 L1、 PFC开 关 （ Q1） 、 升 压 二 极 管 D3和 输 出 电 容 器 C1等 ， 组 成 有 源 PFC升 压 预 变 换 器 。 R3和 R4组 成 的 电 阻 分 压 器 用 作 PFC变 换 器 DC输 出 电 压 （ 400 V） 检 测 ， 感 测 信 号 通 过 U1的 脚 3输 入 到 内 部 以 7 5 V为 参 考 的 误 差 放 大 器 。 正 比 于 整 流 电 压 的 电 流 信 号 经 电 阻 R1和 U1的 IAC脚 （ 脚 18） 输 入 到 内 部 乘 法 器 ， 以 保 证 整 流 器 （ D1） 输 入 端 的 AC电 流 跟 踪 AC线 路 电 压 瞬 时 变 化 轨 迹 。 电 阻 R2是 PFC级 电 流 感 测 元 件 。 R2上 感 测 的 电 压 信 号 分 别 经 U1脚 16（ ISENSE1） 和 脚 14（ PKLMT） 输 入 到 内 部 电 流 放 大 器 和 PFC电 流 限 制 比 较 器 ， 以 履 行 PFC级 PWM脉 冲 占 空 比 控 制 和 峰 值 电 流 控 制 。
R6和 C3是 U1启 动 元 件 。 当 U1被 启 动 Q1开 始 开 关 之 后 ， 变 压 器 T1的 辅 助 绕 组 、 二 极 管 D5和 电 容 C3组 成 的 电 源 电 路 为 U1提 供 工 作 电 压 （ 和 电 流 ） 。 U1脚 2（ RT） 外 部 电 阻 R20用 作 设 定 振 荡 器 频 率 。
U1脚 4外 部 R16和 R19组 成 的 电 阻 分 压 器 ， 用 作 编 程 PWM最 大 占 空 比 。 电 阻 R5为 PWM级 电 流 感 测 元 件 。 R2上 感 测 的 电 压 信 号 经 U1脚 8（ ISENSE2） 输 入 ， 以 履 行 峰 值 电 流 限 制 。 U1脚 13（ SS2） 外 部 电 容 C5， 用 作 编 程 PWM级 栅 极 驱 动 软 启 动 持 续 时 间 。 SMPS次 级 DC输 出 到 初 级 的 反 馈 环 路 ， 由 电 阻 分 压 器 、 作 为 误 差 放 大 器 使 用 的 U3（ TL431） 和 光 耦 合 器 U2组 成 。 U1的 脚 7（ VERR） 接 收 反 馈 信 号 ， 以 控 制 PWM占 空 比 。
3. 2 主 要 元 件 参 数 确 定 的 方 法
3. 2. 1 设 计 程 序
设 计 程 序 参 考 图 3所 示 的 应 用 电 路 。 首 先 选 择 UCC28510系 列 ICs中 的 一 种 控 制 器 ， 再 按 以 下 步 骤 进 行 设 计 ：
1） 功 率 级 元 器 件 ；
2） PFC级 控 制 元 件 ；
3） PWM级 控 制 元 件 。
元 件 的 确 定 必 须 根 据 给 定 的 技 术 条 件 ， 具 体 包 括 系 统 输 出 电 压 VOUT、 输 出 功 率 POUT和 AC线 路 电 压 VAC范 围 。 其 它 的 技 术 要 求 有 效 率 和 允 许 的 电 流 谐 波 等 。
3. 2. 2 确 定 相 关 参 数
1） PFC级 最 小 占 空 比 D1（ min) PFC升 压 变 换 器 在 CCM下 操 作 ， 最 小 占 空 比 由 最 低 AC线 路 电 压 VAC(min)和 PFC输 出 存 储 电 容 C1上 的 电 压 VC1决 定 。
2） 确 定 调 节 常 数 K1R
能 量 存 储 电 压 的 调 节 常 数 K1R由 式 （ 2） 确 定 。
式 中 ： PWM导 通 参 考 是 6.75V， PWM滞 后 为 1.45V或 3.2V， VREF=7.5V。 因 此 可 得
3） 最 低 能 量 存 储 电 压 VC1(min) C1上 的 最 低 能 量 存 储 电 压 VC1(min)由 K1R和 正 常 状 态 下 C1上 的 电 压 VC1(nom)决 定 。
4） 编 程 PWM级 开 关 频 率 fs(PWM)
用 U1脚 RT外 部 电 阻 R20设 定 fs(PWM)
本文关键字：控制器 电工文摘，电工技术 - 电工文摘
