1.4为你的临界模式PFC提供超强动力 - 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

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