600W 交錯式雙相轉移模式 PFC 轉換器—PR735

　　1 引言

　　PR735 是一款交錯式雙相轉移模式 PFC 轉換器，其在電流高達 1.5A 的 85VRMS～265VRMS 交流輸入電源下工作時(shí)，可提供 400V 的固定輸出。該參考設計需要一個(gè) 100mA、15V 的額外偏置電壓來(lái)為 UCC28060 器件供電。PR735 設計旨在通過(guò)展示典型離線(xiàn)高功耗應用中 UCC28060 的性能來(lái)突出說(shuō)明 UCC28060 的特性。UCC28060 包含了諸如 Natural Interleaving的創(chuàng )新性特性，并且可以用于多種應用，詳情請參見(jiàn)下面的 2.1 章節。

　　2 描述

　　PR735 由兩塊電路板組成：一塊是含有磁性元件、晶體管以及其他高功率組件的電源電路板；另一塊是由 UCC28060 集成電路以及各種組件和濾波電路組成的控制器電路板。該控制器電路板通過(guò)一個(gè)排針 (header) 與電源電路板相連接，當 PFC 輸出處于穩壓狀態(tài)時(shí)，控制器電路板上的 J1.A 狀態(tài) LED 就會(huì )發(fā)光指示。如欲了解有關(guān)器件運行的更多詳情，請參見(jiàn) UCC28060 產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)。

　　警告

　　由于該電路上有高壓，非經(jīng)驗豐富的電源專(zhuān)業(yè)人士切勿進(jìn)行該設計工作。

　　2.1 應用范圍：

  LCD、等離子以及 DLP 電視
  計算機電源
  入門(mén)級服務(wù)器

　　2.2 特性：

  85VRMS～265VRMS 輸入電壓范圍
  400V 固定輸出
  1.5A 直流恒定狀態(tài)輸出電流
  采用了 TI Natural Interleaving? 專(zhuān)利技術(shù)
  相位管理功能提高了輕負載時(shí)的效率
  掉電保護功能

　　3 PR735 規范

　　3.1 電氣特性

　　3.2 散熱要求

　　該參考設計可在環(huán)境溫度為 25℃ 下工作，功率高達 600W，而無(wú)需外部制冷。用戶(hù)應確保所有的高功率組件（MOSFET、整流器等）散熱正常以免溫度過(guò)高。為了降低高輸出功率級別時(shí)組件的熱應力可以使用外部制冷。

　　4 原理圖

　　下頁(yè)的原理圖說(shuō)明了 PR735 的參考設計。為了清楚起見(jiàn)，分別在單獨的頁(yè)面上對功率級和控制器電路進(jìn)行了說(shuō)明。

　　4.1 功率級電路

圖 1 PR735 功率級

　　注：僅供參考。如欲了解具體的值，請參見(jiàn)表 2 材料清單。測試點(diǎn)僅限于評估，并非是轉換器運行所必須的。

　　4.2 控制器電路

圖 2 PR735 控制器電路

　　注：僅供參考。如欲了解具體的值，請參見(jiàn)表 3 材料清單。

　　5 PR735 典型的性能數據

　　圖 3 到圖 5 顯示了PR735 的典型性能數據。由于實(shí)際性能數據會(huì )受到測量技術(shù)和環(huán)境變化的影響，因此這些曲線(xiàn)僅供參考，并且可能與實(shí)地測量值會(huì )有所不同。

　　5.1 效率

　　下圖說(shuō)明了 PR735 在低線(xiàn)壓和高線(xiàn)壓條件下整個(gè)輸出功率范圍內的效率。

圖 3 在 85VRMS 和 265VRMS 時(shí)的效率

　　5.2 230 VRMS 輸入時(shí)的電流諧波

　　PR735 含有非常符合 EN61000 標準的極低的電流諧波含量。大多數諧波含量都被包含在可導致低 THD 的基本諧波中。下圖舉例說(shuō)明了 PR735 的電流諧波以及 EN61000 標準，以進(jìn)行比較。

圖 4 230 VRMS 輸入時(shí)的PR735 諧波

　　5.3 最大負載時(shí)的輸出電壓紋波

　　從下圖可以看出輸出電壓紋波大約為 10V（峰至峰）。

圖 5 PR735 輸出電壓紋波（5V/DIV、交流耦合）

　　5.4 輸入紋波電流消除

　　下圖舉例說(shuō)明了PR735 轉換器在各個(gè)線(xiàn)路周期不同輸入電壓時(shí)的輸入紋波消除情況。M4 振蕩器信號為輸入電流，其為兩個(gè)電感電流的相加值。

圖 6 85VRMS（線(xiàn)路電壓峰值）輸入電壓時(shí) PR735 的電感和輸入紋波電流

圖 7 85VRMS（線(xiàn)路電壓峰值的一半）輸入電壓時(shí) PR735 的電感和輸入紋波電流

圖 8 265VRMS（線(xiàn)路電壓峰值）輸入電壓時(shí) PR735 的電感和輸入紋波電流

圖 9 265VRMS（線(xiàn)路電壓峰值的一半）輸入電壓時(shí) PR735 的電感和輸入紋波電流

圖 10 85VRMS 輸入、POUT=300W 時(shí) PR735 的電感和輸入紋波電流
 
　　
圖 11 265VRMS 輸、POUT=600W 時(shí) PR735 的電感和輸入紋波電流

　　5.5 啟動(dòng)特性

　　下圖說(shuō)明了 PR735 轉換器在不同輸入電壓和輸出功率條件下的啟動(dòng)特性。
 

圖 12 VIN=85VRMS、POUT=600W時(shí) PR735 的啟動(dòng)特性

圖 13 VIN=265VRMS、POUT=0W時(shí) PR735 的啟動(dòng)特性

　　5.6 掉電保護

　　下圖展示了 UCC280660 的掉電保護特性。如果 VIN 交流電壓下降至掉電閾值電壓以下，則該轉換器在掉電濾波時(shí)間（通常為 440ms）以后將停止轉換。

圖 14 85VRMS 時(shí)的 PR735 掉電保護 圖 15 265VRMS 時(shí)的 PR735 掉電保護

　　6 EVM 裝配圖與布局

　　下圖說(shuō)明了PR735 印刷電路板的設計?？刂破麟娐钒逵梢粋€(gè)單層 PCB 組成，所有的組件都安裝在電路板的頂端；電源電路板由一個(gè)單層 PCB 組成，布線(xiàn)位于電路板的底部而組件安裝在電路板的頂端。

圖 16 PR735 控制器電路板布局（頂部視圖）

圖 17 PR735 控制器電路板部件放置（頂部視圖）

圖 18 PR735 功率級底層布局（頂部視圖）

圖 19 PR735 功率級部件位置（頂部視圖）

　　7 功率級與控制器級材料清單

　　7.1 功率級材料清單

　　表 2 列出了按照圖 1 所示原理圖配置的 EVM 組件。