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UC3855A/UC3855B高性能功率因數(shù)預(yù)調(diào)節(jié)器

作者: 時(shí)間:2011-04-14 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
ss=tbl6>VA 的 VREF6V6VIAC 處的失調(diào)電壓0.5V0.7V乘法器增益

UC3855A/B 中集成的新特性包括:

  • ZVT 控制電路
  • 過(guò)壓保護(hù)
  • 電流合成器

2.2 振蕩器

振蕩器包括一個(gè)內(nèi)部電流源和散熱片,因此僅需要一個(gè)外部時(shí)序電容器 (CT) 來(lái)設(shè)置頻率。將額定充電電流設(shè)置為 500μA,放電電流為 8mA。放電時(shí)間大約為總時(shí)間的 6%,其定義了最大 ZVT 時(shí)間。CT 的計(jì)算可通過(guò)下式得出:

2.3 ZVT 控制電路

正如 ZVT 技術(shù)部分所述,UC3855A/B 提供了控制邏輯,以確保 ZVT 在所有線壓及負(fù)載狀態(tài)下運(yùn)行,并且無(wú)需使用一個(gè)固定延遲。ZVS 引腳對(duì) MOSFET 漏極電壓進(jìn)行感應(yīng),并為一個(gè) ZVT 驅(qū)動(dòng)比較器輸入。另一個(gè)比較器輸入被內(nèi)部偏置至 2.5V。當(dāng) ZVS 輸入為 2.5V 以上(并出現(xiàn) PWM 時(shí)鐘信號(hào))時(shí),ZVT 驅(qū)動(dòng)信號(hào)可升高。下拉 ZVS 引腳可終止 ZVT 驅(qū)動(dòng)信號(hào),并開啟主開關(guān)輸出(最大 ZVT 輸出信號(hào)等于振蕩器放電時(shí)間)。圖 5 顯示了用于感應(yīng)節(jié)點(diǎn)電壓的網(wǎng)絡(luò)。R12 將引腳上拉至 7.5V 的最大值,同時(shí)C6提供濾波功能。

圖 5 ZVS 傳感電路

RC 時(shí)間常數(shù)應(yīng)該足夠快,以在最大占空比時(shí)達(dá)到 2.5V。該漏極電壓受限于將主MOSFET dv/dt變慢的節(jié)點(diǎn)電容,其降低了 ZVS 電路上的高速要求。最大 ZVS 引腳電壓應(yīng)被限制在 VREF,否則 ZVS 電路就會(huì)變?yōu)殚]鎖狀態(tài),無(wú)法正確工作。

ZVS 運(yùn)行的另一種方法是,通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的分壓器來(lái)感應(yīng)漏極電壓。但是,該電壓仍然必須被濾波(和鉗位控制),以便不會(huì)將噪聲注入 ZVS 引腳。

如欲了解時(shí)序波形,請(qǐng)參考前面的圖 3。

3 柵極驅(qū)動(dòng)


主驅(qū)動(dòng)可提供 1.5 APK,ZVT 驅(qū)動(dòng)為 0.75APK。由于 ZVT 運(yùn)行,主開關(guān)驅(qū)動(dòng)阻抗要求被減少。在開啟時(shí),漏極電壓為0V,因此密勒電容效應(yīng)不再是一個(gè)問(wèn)題;在關(guān)閉時(shí),dv/dt 受限于諧振電容器。由于 ZVT MOSFET 通常為至少兩個(gè)小于主開關(guān)的裸片尺寸,因此一個(gè)較低的峰值電流容量就可以滿足其驅(qū)動(dòng)要求。

3.1 乘法器/分壓器電路

UC3855A/B 的乘法器部分與 UC3854A/B 完全一樣。其集成了輸入電壓前饋功能(通過(guò) VRMS 輸入),以消除對(duì)輸入電壓環(huán)路增益的依賴性。正確地設(shè)置該器件,需要定義的參數(shù)只有三個(gè)(VVRMS、IIAC 和 RIMO)。

3.1.1 VRMS

該乘法器對(duì)線電流進(jìn)行編程,從而影響線路的功耗??紴V到系統(tǒng)功耗限制,對(duì) VRMS 引腳進(jìn)行編程。參考該結(jié)構(gòu)圖(圖 4),乘法器輸出方程式為:

功耗限制函數(shù)由電壓環(huán)路誤差 VEA (6 V) 的最大輸出電壓來(lái)設(shè)置。通過(guò)觀察給定 VEA 值情況下的變化可以輕松地闡明功耗限制函數(shù)。如果該 AC 線壓降低 2倍,那么前饋電壓效應(yīng) (V2VRMS) 則降低至四分之一。這樣就將乘法器輸出電流(以及隨之而來(lái)的線電流)提高了 2 倍。因此,線路的功耗保持恒定。反之,如果負(fù)載增加且線路保持恒定,則 VEA 增加,從而導(dǎo)致更高的線電流。于是,由此可見,VEA 為一個(gè)同輸入功耗成正比例關(guān)系的電壓。

在正常情況下,設(shè)置乘法器是用來(lái)限制低線路條件下的最大功耗,其同最大誤差輸出電壓相當(dāng)。對(duì)該乘法方程式求解,以得到同最大誤差電壓和最大乘法器電流(2 倍 IIAC 以內(nèi))相當(dāng)?shù)那梆侂妷骸?/P>

求出低壓線路 VRMS 電壓以后就可以定義線路至 VRMS 引腳的分壓器。為了減少出現(xiàn)在乘法器輸入端的二階諧波數(shù)量(其反過(guò)來(lái)又會(huì)在輸入電流中引起三階諧波)[9],相對(duì)而言,該前饋電壓必須沒(méi)有紋波。該濾波會(huì)在 VRMS 引腳上產(chǎn)生一個(gè) dc 電壓。由于是按照其 RMS 值對(duì)輸入電壓進(jìn)行定義,因此必須考慮到該 RMS 因數(shù) (0.9) dc [9]。例如,如果該低線壓為 85 V,那么要求的衰減則為:

在 270V高線壓狀態(tài)下,其相當(dāng)于 VVRMS = 4.76 V。VRMS 輸入的共模范圍為 0V 至 5.5V。因此,計(jì)算出來(lái)的范圍在可接受的極限以內(nèi)。

推薦使用一個(gè)二極濾波器來(lái)提供足夠的衰減,而不降低前饋瞬態(tài)響應(yīng)。單極濾波器要求有一個(gè)極低頻率的極以使 VRMS 對(duì)線壓變化很快地做出響應(yīng)。

一旦 VRMS 的失真被確定,則可以計(jì)算出濾波器極。如果前饋電路對(duì)總失真的作用為 1.5% 以內(nèi),那么就可以計(jì)算出濾波器的要求衰減。需要注意的是,在一個(gè)完整的波形整流正弦波中,二階諧波大約為 dc 值的 66.7%。在該輸入電流波形中[9],二階諧波的百分比轉(zhuǎn)換為相同百分比三階諧波失真。因此,要求濾波器衰減為:

單個(gè)級(jí)應(yīng)具有一個(gè) 或 0.15 的衰減。對(duì)于一個(gè)單級(jí)濾波器而言,則為:

參見圖 6,同各組件相對(duì)應(yīng)的取值為:R9A = R9B = 390 kΩ、R10 = 120 kΩ、R11 = 18 kΩ,并且 C4 = 0.082 μF、C5 = 0.47 μF。

圖 6 VRMS 電路

3.1.2 IIAC

在高線壓條件下,選擇 IIAC 的值為 500μA。這樣的取值頗具隨意性,但是其應(yīng)該在 1 mA 以下,這樣可以保持在該乘法器的線性區(qū)域以內(nèi)。相應(yīng)地,線路至 IAC 引腳的總電阻大約為 766 kΩ。

3.1.3 RIMO

通過(guò)確定乘法器輸出電壓(為了保持在過(guò)電流跳變點(diǎn)以下)在低線壓和最大負(fù)載電流條件下為 1V 則可以計(jì)算出乘法器輸出電阻。這樣也就相當(dāng)于變流器的最大感應(yīng)電壓。該條件下的乘法器電流等于 1V/RIMO,并且可以由乘法器方程式換算而得,其結(jié)果為:

在低線壓條件下,IIAC 等于 156μA(如果低線壓等于 85V,IIAC 被設(shè)定為 270V 時(shí)的 500μA),VEA 為其 6V 的最大值,VVRMS 為 1.5V。因此 RIMO 等于 3.2 kΩ。

3.2 電流合成器

由于構(gòu)建在 UC3855A/B 中的電流合成功能使電流傳感被簡(jiǎn)化了。當(dāng)開關(guān)為開啟且可以使用一個(gè)變流器對(duì)其進(jìn)行感應(yīng)時(shí),開關(guān)電流同電感電流相同。當(dāng)開關(guān)處于開啟狀態(tài)時(shí),電流合成器使用一個(gè)同開關(guān)電流成正比例關(guān)系的電流對(duì)一個(gè)電容器 (CI) 充電。當(dāng)該開關(guān)處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí),電感電流波形將被控制器重新構(gòu)建。為了精確地測(cè)量出電感電流,所需做的工作就只是重新構(gòu)建電感電流的下斜坡斜率,其可由下式得出:

使用一個(gè)與 VOUT ? VAC 成正比例關(guān)系的電流對(duì) CI 放電,這樣就可以重新構(gòu)建電感電流波形。該電容器下斜坡斜率為:

通過(guò)從一個(gè)與 VOUT 成正比例關(guān)系的電流中減去 IIAC/4,UC3855A/B 就得出了 IDIS。RVS 引腳電壓被調(diào)節(jié)至 3V,因此,RVS 電阻器的選擇就設(shè)定了與 VOUT 成正比例的電流。

RRvs 電流同 IIAC/4 的比應(yīng)該等于 VOUT 與 VAC 的比。因此,如果 IIAC/4 為 125 μA,那么流經(jīng) RRVS 的電流應(yīng)該被設(shè)定為 130 μA。



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