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UC3855A/UC3855B高性能功率因数预调节器

作者: 时间:2011-04-14 来源:网络 收藏
ss=tbl6>VA 的 VREF6V6VIAC 处的失调电压0.5V0.7V乘法器增益

UC3855A/B 中集成的新特性包括:

  • ZVT 控制电路
  • 过压保护
  • 电流合成器

2.2 振荡器

振荡器包括一个内部电流源和散热片,因此仅需要一个外部时序电容器 (CT) 来设置频率。将额定充电电流设置为 500μA,放电电流为 8mA。放电时间大约为总时间的 6%,其定义了最大 ZVT 时间。CT 的计算可通过下式得出:

2.3 ZVT 控制电路

正如 ZVT 技术部分所述,UC3855A/B 提供了控制逻辑,以确保 ZVT 在所有线压及负载状态下运行,并且无需使用一个固定延迟。ZVS 引脚对 MOSFET 漏极电压进行感应,并为一个 ZVT 驱动比较器输入。另一个比较器输入被内部偏置至 2.5V。当 ZVS 输入为 2.5V 以上(并出现 PWM 时钟信号)时,ZVT 驱动信号可升高。下拉 ZVS 引脚可终止 ZVT 驱动信号,并开启主开关输出(最大 ZVT 输出信号等于振荡器放电时间)。图 5 显示了用于感应节点电压的网络。R12 将引脚上拉至 7.5V 的最大值,同时C6提供滤波功能。

图 5 ZVS 传感电路

RC 时间常数应该足够快,以在最大占空比时达到 2.5V。该漏极电压受限于将主MOSFET dv/dt变慢的节点电容,其降低了 ZVS 电路上的高速要求。最大 ZVS 引脚电压应被限制在 VREF,否则 ZVS 电路就会变为闭锁状态,无法正确工作。

ZVS 运行的另一种方法是,通过一个简单的分压器来感应漏极电压。但是,该电压仍然必须被滤波(和钳位控制),以便不会将噪声注入 ZVS 引脚。

如欲了解时序波形,请参考前面的图 3。

3 栅极驱动


主驱动可提供 1.5 APK,ZVT 驱动为 0.75APK。由于 ZVT 运行,主开关驱动阻抗要求被减少。在开启时,漏极电压为0V,因此密勒电容效应不再是一个问题;在关闭时,dv/dt 受限于谐振电容器。由于 ZVT MOSFET 通常为至少两个小于主开关的裸片尺寸,因此一个较低的峰值电流容量就可以满足其驱动要求。

3.1 乘法器/分压器电路

UC3855A/B 的乘法器部分与 UC3854A/B 完全一样。其集成了输入电压前馈功能(通过 VRMS 输入),以消除对输入电压环路增益的依赖性。正确地设置该器件,需要定义的参数只有三个(VVRMS、IIAC 和 RIMO)。

3.1.1 VRMS

该乘法器对线电流进行编程,从而影响线路的功耗。考滤到系统功耗限制,对 VRMS 引脚进行编程。参考该结构图(图 4),乘法器输出方程式为:

功耗限制函数由电压环路误差 VEA (6 V) 的最大输出电压来设置。通过观察给定 VEA 值情况下的变化可以轻松地阐明功耗限制函数。如果该 AC 线压降低 2倍,那么前馈电压效应 (V2VRMS) 则降低至四分之一。这样就将乘法器输出电流(以及随之而来的线电流)提高了 2 倍。因此,线路的功耗保持恒定。反之,如果负载增加且线路保持恒定,则 VEA 增加,从而导致更高的线电流。于是,由此可见,VEA 为一个同输入功耗成正比例关系的电压。

在正常情况下,设置乘法器是用来限制低线路条件下的最大功耗,其同最大误差输出电压相当。对该乘法方程式求解,以得到同最大误差电压和最大乘法器电流(2 倍 IIAC 以内)相当的前馈电压。

求出低压线路 VRMS 电压以后就可以定义线路至 VRMS 引脚的分压器。为了减少出现在乘法器输入端的二阶谐波数量(其反过来又会在输入电流中引起三阶谐波)[9],相对而言,该前馈电压必须没有纹波。该滤波会在 VRMS 引脚上产生一个 dc 电压。由于是按照其 RMS 值对输入电压进行定义,因此必须考虑到该 RMS 因数 (0.9) dc [9]。例如,如果该低线压为 85 V,那么要求的衰减则为:

在 270V高线压状态下,其相当于 VVRMS = 4.76 V。VRMS 输入的共模范围为 0V 至 5.5V。因此,计算出来的范围在可接受的极限以内。

推荐使用一个二极滤波器来提供足够的衰减,而不降低前馈瞬态响应。单极滤波器要求有一个极低频率的极以使 VRMS 对线压变化很快地做出响应。

一旦 VRMS 的失真被确定,则可以计算出滤波器极。如果前馈电路对总失真的作用为 1.5% 以内,那么就可以计算出滤波器的要求衰减。需要注意的是,在一个完整的波形整流正弦波中,二阶谐波大约为 dc 值的 66.7%。在该输入电流波形中[9],二阶谐波的百分比转换为相同百分比三阶谐波失真。因此,要求滤波器衰减为:

单个级应具有一个 或 0.15 的衰减。对于一个单级滤波器而言,则为:

参见图 6,同各组件相对应的取值为:R9A = R9B = 390 kΩ、R10 = 120 kΩ、R11 = 18 kΩ,并且 C4 = 0.082 μF、C5 = 0.47 μF。

图 6 VRMS 电路

3.1.2 IIAC

在高线压条件下,选择 IIAC 的值为 500μA。这样的取值颇具随意性,但是其应该在 1 mA 以下,这样可以保持在该乘法器的线性区域以内。相应地,线路至 IAC 引脚的总电阻大约为 766 kΩ。

3.1.3 RIMO

通过确定乘法器输出电压(为了保持在过电流跳变点以下)在低线压和最大负载电流条件下为 1V 则可以计算出乘法器输出电阻。这样也就相当于变流器的最大感应电压。该条件下的乘法器电流等于 1V/RIMO,并且可以由乘法器方程式换算而得,其结果为:

在低线压条件下,IIAC 等于 156μA(如果低线压等于 85V,IIAC 被设定为 270V 时的 500μA),VEA 为其 6V 的最大值,VVRMS 为 1.5V。因此 RIMO 等于 3.2 kΩ。

3.2 电流合成器

由于构建在 UC3855A/B 中的电流合成功能使电流传感被简化了。当开关为开启且可以使用一个变流器对其进行感应时,开关电流同电感电流相同。当开关处于开启状态时,电流合成器使用一个同开关电流成正比例关系的电流对一个电容器 (CI) 充电。当该开关处于关闭状态时,电感电流波形将被控制器重新构建。为了精确地测量出电感电流,所需做的工作就只是重新构建电感电流的下斜坡斜率,其可由下式得出:

使用一个与 VOUT − VAC 成正比例关系的电流对 CI 放电,这样就可以重新构建电感电流波形。该电容器下斜坡斜率为:

通过从一个与 VOUT 成正比例关系的电流中减去 IIAC/4,UC3855A/B 就得出了 IDIS。RVS 引脚电压被调节至 3V,因此,RVS 电阻器的选择就设定了与 VOUT 成正比例的电流。

RRvs 电流同 IIAC/4 的比应该等于 VOUT 与 VAC 的比。因此,如果 IIAC/4 为 125 μA,那么流经 RRVS 的电流应该被设定为 130 μA。



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