UCC28064 CRM 控制芯片工作原理

大家好 我是 TI 的 AC-DC 产品线 应用工程师黄文斌 今天我给大家介绍的议题是 Super power your transition mode PFC 中文翻译为为你的临界模式 PFC 提供超强动力 前面我们详细介绍了 UCC28056 的功能和特点 接下来我们再来看看 TI 最新开发的这款两相交错的 CRM PFC 控制器 UCC28064 下面这个图是 UCC28064 的 一个大概的框图 它主要应用于两相交错的 CRM 场合 两相交错可以提供更大的功率 同时两相交错 180 度 可以减少输入电流纹波 减小 EMI 滤波器的设计难度 这一页展示了 CRM 模式下 负电流和负电流持续时间影响下的 电感电流平均值与输入电压的关系 UCC28064 通过将负电流 和负电流持续时间 考虑进去来计算导通时间 这样可以得到 更高的功率因数和更低的 THD 其中公式里面这个 tzcc 取决于 瞬时的输入电压值 接下来主要介绍 UCC28064 的两个主要的功能 间歇模式和相位关闭功能 当负载在 30% 到 10% 总负载时 相位关闭功能会使能 使得只有其中的一相在工作 当负载在 15% 到 0% 之间 芯片就进入了间歇模式 这中间的 10% 和 15% 不连续 是因为芯片里面做了回差 确保在临近负载点 这两个功能不会来回切换 相位屏蔽功能是当 Vcomp Vcomp 脚的电压小于 VPHB 脚的电压时 我们会关闭 B相 同时呢 将 A 相的开通时间加倍 这两个数字相当于降低了四倍的开关频率 Burst Mode 功能是 当 Vcomp 的电压小于 VBRST 电压时 开始进入间歇模式 在间歇模式阶段 为了减小音频噪声 Burst on 和 Burst off 都做到了 软开通和软关断 所以从整体上来看 在 30% 负载以下 UCC28064 都可以提高效率 这是 Burst Mode 的示意图 可以看到当触发间歇门槛时 有八个开关周期的软关断 来保证开通时间逐渐减小 同时软开通也有类似的操作 图中只是个示意 并没有真实的是有八个开关周期 在间歇阶段呢 芯片消耗的电流只有 500uA 在一方面提高了间歇情况下的待机功耗 左图是输入电压采样 以及其以 Ton 计算的框图 在计算 Ton 之前 输入电压前馈已经考虑进去 这样可以保证 Vcomp 只与输出负载有关 与输入电压无关 同时当 PHASE OFF 信号为高时 Vcomp 值为原来的两倍 PHASE OFF 信号为低时 Vcomp 值等于 Vcomp2 这表明当仅有一相工作时 A 相的导通时间翻倍 接下来这一页 简单介绍了相位和间歇阀值的设置 当芯片检测到输入电压为欧洲电网时 有 3uA 的电流从 PHB 脚流出 这样设置相位阀值 可以使用如下这两个公式 同样的 当芯片检测到输入电压为欧洲电网时 有 5uA 安的电流从 BRST 这个脚流出 因此美国电网和欧洲电网 有不同的阀值设置 由于该芯片有采集的这个输入电压 因此在美国电网和欧洲电网 该芯片可以自适应的调整 PHB 和间歇的阀值 接下来这个图 对比显示的 UCC28064 与 TI 上一代的产品 UCC28063 在满载 300W 的电源上 效率测试的对比图 可以看出在低于一百瓦时 UCC28064 的效率优势非常明显 100W 基本上就是 30% 的负载 这个图是对比了 UCC28064 和 UCC28063 的待机功耗 这个待机功耗包含了 LLC 的部分 可以看出在 230V 输入情况下 又 UCC28064 加 TI 的 LLC 控制器 UCC25630x 一起工作的 待机功耗只有 120 毫瓦 这个可以满足 COC Tier2 Tier2 的 150 毫瓦的要求 同样的 因为 UCC28064 也具有非线性的 误差放大器功能 当输出电压采样与基准误差超过 5% 时 误差放大器的跨导变大 误差放大器的输出电流变大 这样可以改善负载和输入线瞬态响应 需要注意的是 为了保证启动过程是在软起的 软启动功能 这个非线性行为 只有在启动完成之后才使能 下面这个表格罗列的 业界两相交错 CRM 模式的 PFC 芯片 分别有 UCC28064 还有 TI 的 UCC28063 安森美的 NCP1631 仙童的 FAN9612 还有 Renesas 的 R2A2011A 以及 R2A20132 我们通过下面这几个维度来对比分析 它们分别是 这个 PFC 的控制方式 是否有 Burst Mode 和降低芯片供电电流损耗的这个功能 是否有相位管理功能 轻载下是否会关闭其中一相 是否有输入电压前馈补偿 是否有非线性运放来加快动态响应 间歇模式下是否有软开通和软关断 是否有两级独立的输出过压保护 我们可以看出 其它厂家的芯片 或多或少都有一些功能无法实现 但是 UCC28064 都满足了这些要求 关于 UCC28064 的内容就介绍到这 谢谢大家