新颖的电流临界导通的功率因数校正芯片的研究

介绍了一种新颖的电流临界导通（DCMboundary）的功率因数校正（PFC）芯片。它的主要特点是提高了高电压输入时的功率因数，减少了输入电流的总的谐波含量（THD），同时它还改善了启动时输出电压过冲和电路的动态性能。实验表明这种新颖的DCMboundaryPFC控制芯片实现了这些功能。

关键词：零功率检测；跨导误差放大器；功率因数校正；启动时输出电压过冲保护

0 引言

随着电力质量标准的日益严格，功率因数校正（PFC）技术已成为电力电子领域中的研究热点。随着功率因数校正技术的发展，功率因数校正控制芯片也有了很大的发展。根据电路的工作模式，功率因数校正控制芯片可以分成3类：

1）电流断续的功率因数校正控制芯片；

2）电流临界连续的功率因数校正控制芯片；

3）电流连续的功率因数校正控制芯片。

近几年来，这些芯片得到了很大的发展。

本文介绍了一种新颖的电流临界连续的功率因数校正控制芯片UCC38051。它具有结构简单和功能强大的优点。它不仅改善了启动时输出电源过冲，而且有欠压保护功能；同时它通过提高误差放大器的输出变化率来改善它的动态响应能力；另外，它还具有开环保护功能。本文以这种新颖的电流临界导通（DCM boundary）功率因数校正芯片制作了一个100W的PFC电路原理样机，对芯片进行了分析，最后给出了实验波形。

1 芯片介绍

UCC38051采用8脚SOP封装，引脚配置如图1所示，表1给出了引脚功能。

图1 UCC38051引脚排列

表1 UCC38051引脚功能表

UCC38051是一种峰值电流模式的控制芯片，它可以应用在电流临界导通的功率因数校正电路中。因为UCC38051内部使用了一个零功率检测比较器，所以可以抑制电路启动时输出电压的过冲，这样电路中的元器件就可以得到保护，它们的寿命就可以延长。

UCC38051具有低的启动电流和工作电流，输出过压保护，输入欠压保护和反馈开路保护功能。

2 芯片的分析

图2给出了这种新颖的DCM bounday PFC控制芯片的内部框架图，下面将进行分析，阐述它的工作原理。

图2 UCC38051内部框图

2.1 轻载特性的改善

对于一般的功率因数校正电路来说，轻载时电路的损耗比较大。降低轻载时功率因数校正电路的损耗已经成为现在的研究热点。而芯片UCC38051较好地解决了这个问题。

图3中给出了这种降低轻载时电路损耗的原理图。如果功率因数校正电路在轻载时其工作频率比较高时，那么它的损耗比较大，因此，在轻载时必须减少电路的开关次数，来降低电路的损耗。UCC38051中有一个零功率检测比较器，当输出功率比较低时，这个比较器就会工作。此时它会使电路工作在间隙模式下，这样电路的损耗就会降低。

图3 零功率检测比较器

芯片UCC38051脚2（COMP）的电压，在输入功率等于零和输出电压过压的工作条件下，会低于它正常工作时的电压。当它低于零功率检测比较器的基准电压时，比较器就会工作，这样零功率检测比较器就会闭锁驱动信号，使输出驱动信号为零。因此，有了这个零功率检测比较器就会防止启动时输出电压过冲。另外，在动态过程中输出电压也会比较高，脚2的电压也会比正常工作时低，这样也可能封锁驱动信号，但是，UCC38051内部有一个跨导误差放大器，当电路工作在这个状态时，它会使脚2输出电压不会低于零功率检测比较器的基准电压，从而不会封锁驱动信号。