UCC28060EVM 300W 交錯式PFC 預調節器

　　UCC28060 是一款雙相、轉移模式功率因數校正 (PFC) 預調節器。UCC28060EVM 是一個(gè)具有 390V、300W 直流輸出的評估板 (EVM)，其可以在 85 VRMS 到 265VRMS 的通用輸入電壓范圍內工作，并提供功率因數校正功能。

　　1 描述

　　該預調節器采用 UCC28060 PFC 交錯式控制器將輸入電流波形成形，以提供功率因數校正功能。該器件采用德州儀器 (TI) 的 Natural Interleaving? 技術(shù)來(lái)交錯升壓相位。

　　本用戶(hù)指南給出了單面印刷電路板應用的原理圖、材料清單、裝配圖以及評估典型 PFC 應用中 UCC28060 所需的測試設置信息。

　　2 散熱要求

　　該評估板可在環(huán)境溫度為 25℃ 下工作，功率高達 300W，而無(wú)需外部制冷。

　　3 電氣特性

　　表 1 對UCC28060EVM 的電氣規范進(jìn)行了總結。

　　4 原理圖

　　圖 1 和圖 2 顯示了該 EVM 的原理圖。如欲了解具體的值，請參見(jiàn)材料清單。為了評估電感紋波電流，可以將跳線(xiàn) JP8 與 JP9 去掉，然后用電流環(huán)路取而代之。

圖 1 交錯式 PFC 功率級

圖 2 控制器電路

　　5 測試設置與上電/斷電說(shuō)明

　　為了盡可能安全地對這種電路板進(jìn)行評估，應使用下列測試配置：

　　·在電源和元件之間連接一個(gè)隔離變壓器。
　　·在向 EVM 供電以前，應將一個(gè)電壓表和一個(gè)阻性或電子負載加至元件的輸出端。

　　需要一個(gè)獨立的 13V 偏置電源為 UCC28060 控制電路提供電力。在無(wú)負載條件下，該器件將會(huì )啟動(dòng)。然而，為了安全起見(jiàn)，在為其上電之前應將一個(gè)負載連接至該器件的輸出端。當正在為該器件供電或輸出電壓高于 50V 時(shí)，千萬(wàn)不要對其進(jìn)行處理。如欲了解建議測試設置圖，請參見(jiàn)圖 3。

　　注意
　　電路板上有非常高的電壓且組件溫度可以達到 100℃ 以上，因此在處理 EVM 時(shí)請小心謹慎。
 

圖 3 測試設置

　　6 典型的性能數據

　　圖 4 到圖 7 說(shuō)明了UCC28060EVM 的性能數據。

圖 4 85VRMS 和 265VRMS 時(shí)的效率

　　UCC28060 控制 IC 具有提高輕負載效率的相位管理功能。為了說(shuō)明輕負載效率，在 115VRMS 和 230VRMS 輸入電壓條件下相位管理功能為開(kāi)啟和禁用時(shí)，對器件效率進(jìn)行了測量。相位管理功能將輕負載效率提高了達 3%。

圖 5 115VRMS 時(shí)的效率（相位管理功能開(kāi)啟和禁用）

圖 6 230VRMS 時(shí)的效率（相位管理功能開(kāi)啟和禁用）

圖 7 電流諧波

　　6.1 滿(mǎn)負載時(shí)的輸出紋波電壓

　　圖 8 說(shuō)明了輸出紋波電壓。
 

圖 8 VOUT 紋波、POUT=300W

　　6.2 輸入紋波電流消除

　　圖 9 到圖 14 顯示了輸入電流 (M1=IL1+IL2)、電感紋波電流 (IL1、IL2) 與調整后的線(xiàn)路電壓的關(guān)系曲線(xiàn)。從這些圖中，我們可以看到交錯式技術(shù)降低了由電感紋波電流引起的輸入紋波電流的振幅。

圖 9 85VRMS （線(xiàn)路電壓峰值）時(shí)的電感和輸入紋波電流

圖 10 85VRMS 輸入電壓（線(xiàn)路電壓一半）時(shí)的電感和輸入紋波電流

圖 11 265VRMS 輸入電壓（線(xiàn)路電壓峰值）時(shí)的電感和輸入紋波電流

圖 12 265VRMS 輸入電壓（線(xiàn)路電壓峰值一半）時(shí)的電感和輸入紋波電流

圖 13 VIN=85VRMS、POUT=300W 時(shí)的電感和輸入紋波電流

圖 14 VIN=265VRMS、POUT=350W 時(shí)的電感和輸入紋波電流

　　6.3 啟動(dòng)特性

　　圖 15 和圖 16 說(shuō)明了UCC28060EVM 的啟動(dòng)特性。

圖 15 VIN=85VRMS、POUT=350W 時(shí)的啟動(dòng)特性

圖 16 VIN=265VRMS、POUT=0W 時(shí)的啟動(dòng)特性

　　6.4 系統掉電保護

　　UCC28060 具有掉電保護功能，當 VINAC 引腳檢測到過(guò)低的 RMS 輸入電壓時(shí)，其將關(guān)閉柵極驅動(dòng)（GDA 和 GDB）。該 EVM 設計旨在探究線(xiàn)路電壓下降至 64 VRMS 以下時(shí)的掉電狀態(tài)。一旦 UCC28060 控制 IC 確定輸入處于掉電條件，一個(gè) 400ms 的定時(shí)器就開(kāi)始允許在關(guān)閉柵極驅動(dòng)器之前對線(xiàn)路進(jìn)行恢復。400ms 掉電以后，兩個(gè)柵極驅動(dòng)器均關(guān)閉，如圖 17 和圖 18 所示。

圖 17 85VRMS 時(shí)的系統掉電

圖 18 265VRMS 時(shí)的系統掉電

　　6.5 線(xiàn)路瞬態(tài)

　　利用參考設計中的一個(gè)交流電源對線(xiàn)路瞬態(tài)進(jìn)行測試。線(xiàn)路電壓從 230VRMS 變?yōu)?115VRMS，然后再回到 230VRMS，此時(shí)，對每一種情況中的瞬態(tài)響應進(jìn)行評測。從 圖 19 中的示波器圖像可以看出輸出可以在滿(mǎn)負載時(shí)條件下的 300ms 時(shí)間內從線(xiàn)路瞬態(tài)中恢復。
 

圖 19 線(xiàn)路瞬態(tài)，POUT=300W

　　7 參考設計裝配圖

　　圖 20 和圖 21 分別說(shuō)明了 UCC28060EVM 的頂層和底層裝配。

　　注：電路板布局并非按比例繪制的，這些數字的意圖在于說(shuō)明如何布局電路板，而不是用于制造 UCC28060EVM PCB 的。

圖 20 頂層裝配圖

圖 21 底層裝配圖

　　8 材料清單

　　表 2 列出了按照原理圖（見(jiàn)第四節）配置的 EVM 組件。