新穎的電流臨界導(dǎo)通的功率因數(shù)校正芯片的研究

介紹了一種新穎的電流臨界導(dǎo)通（DCMboundary）的功率因數(shù)校正（PFC）芯片。它的主要特點(diǎn)是提高了高電壓輸入時(shí)的功率因數(shù)，減少了輸入電流的總的諧波含量（THD），同時(shí)它還改善了啟動(dòng)時(shí)輸出電壓過沖和電路的動(dòng)態(tài)性能。實(shí)驗(yàn)表明這種新穎的DCMboundaryPFC控制芯片實(shí)現(xiàn)了這些功能。

關(guān)鍵詞：零功率檢測(cè)；跨導(dǎo)誤差放大器；功率因數(shù)校正；啟動(dòng)時(shí)輸出電壓過沖保護(hù)

0 引言

隨著電力質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的日益嚴(yán)格，功率因數(shù)校正（PFC）技術(shù)已成為電力電子領(lǐng)域中的研究熱點(diǎn)。隨著功率因數(shù)校正技術(shù)的發(fā)展，功率因數(shù)校正控制芯片也有了很大的發(fā)展。根據(jù)電路的工作模式，功率因數(shù)校正控制芯片可以分成3類：

1）電流斷續(xù)的功率因數(shù)校正控制芯片；

2）電流臨界連續(xù)的功率因數(shù)校正控制芯片；

3）電流連續(xù)的功率因數(shù)校正控制芯片。

近幾年來，這些芯片得到了很大的發(fā)展。

本文介紹了一種新穎的電流臨界連續(xù)的功率因數(shù)校正控制芯片UCC38051。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和功能強(qiáng)大的優(yōu)點(diǎn)。它不僅改善了啟動(dòng)時(shí)輸出電源過沖，而且有欠壓保護(hù)功能；同時(shí)它通過提高誤差放大器的輸出變化率來改善它的動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力；另外，它還具有開環(huán)保護(hù)功能。本文以這種新穎的電流臨界導(dǎo)通（DCM boundary）功率因數(shù)校正芯片制作了一個(gè)100W的PFC電路原理樣機(jī)，對(duì)芯片進(jìn)行了分析，最后給出了實(shí)驗(yàn)波形。

1 芯片介紹

UCC38051采用8腳SOP封裝，引腳配置如圖1所示，表1給出了引腳功能。

圖1 UCC38051引腳排列

表1 UCC38051引腳功能表

UCC38051是一種峰值電流模式的控制芯片，它可以應(yīng)用在電流臨界導(dǎo)通的功率因數(shù)校正電路中。因?yàn)閁CC38051內(nèi)部使用了一個(gè)零功率檢測(cè)比較器，所以可以抑制電路啟動(dòng)時(shí)輸出電壓的過沖，這樣電路中的元器件就可以得到保護(hù)，它們的壽命就可以延長(zhǎng)。

UCC38051具有低的啟動(dòng)電流和工作電流，輸出過壓保護(hù)，輸入欠壓保護(hù)和反饋開路保護(hù)功能。

2 芯片的分析

圖2給出了這種新穎的DCM bounday PFC控制芯片的內(nèi)部框架圖，下面將進(jìn)行分析，闡述它的工作原理。

圖2 UCC38051內(nèi)部框圖

2.1 輕載特性的改善

對(duì)于一般的功率因數(shù)校正電路來說，輕載時(shí)電路的損耗比較大。降低輕載時(shí)功率因數(shù)校正電路的損耗已經(jīng)成為現(xiàn)在的研究熱點(diǎn)。而芯片UCC38051較好地解決了這個(gè)問題。

圖3中給出了這種降低輕載時(shí)電路損耗的原理圖。如果功率因數(shù)校正電路在輕載時(shí)其工作頻率比較高時(shí)，那么它的損耗比較大，因此，在輕載時(shí)必須減少電路的開關(guān)次數(shù)，來降低電路的損耗。UCC38051中有一個(gè)零功率檢測(cè)比較器，當(dāng)輸出功率比較低時(shí)，這個(gè)比較器就會(huì)工作。此時(shí)它會(huì)使電路工作在間隙模式下，這樣電路的損耗就會(huì)降低。

圖3 零功率檢測(cè)比較器

芯片UCC38051腳2（COMP）的電壓，在輸入功率等于零和輸出電壓過壓的工作條件下，會(huì)低于它正常工作時(shí)的電壓。當(dāng)它低于零功率檢測(cè)比較器的基準(zhǔn)電壓時(shí)，比較器就會(huì)工作，這樣零功率檢測(cè)比較器就會(huì)閉鎖驅(qū)動(dòng)信號(hào)，使輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)為零。因此，有了這個(gè)零功率檢測(cè)比較器就會(huì)防止啟動(dòng)時(shí)輸出電壓過沖。另外，在動(dòng)態(tài)過程中輸出電壓也會(huì)比較高，腳2的電壓也會(huì)比正常工作時(shí)低，這樣也可能封鎖驅(qū)動(dòng)信號(hào)，但是，UCC38051內(nèi)部有一個(gè)跨導(dǎo)誤差放大器，當(dāng)電路工作在這個(gè)狀態(tài)時(shí)，它會(huì)使腳2輸出電壓不會(huì)低于零功率檢測(cè)比較器的基準(zhǔn)電壓，從而不會(huì)封鎖驅(qū)動(dòng)信號(hào)。