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[参考译文] 使用 UCC28070通过两个1000W PFC 模块进行2kW PFC 设计

Guru**** 2455240 points
Other Parts Discussed in Thread: UCC28070, UCC39002

请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/663474/2kw-pfc-design-from-two-1000w-pfc-modules-using-ucc28070

主题中讨论的其他器件:UCC28070UCC39002

您好!

我想根据 UCC28070数据表图24中的应用图、为使用 UCC28070控制器 PFC 模块开发1000W PFC 模块的音频功率放大器创建一个电源。

PFC 模块的输入是来自电源变压器次级绕组(初级绕组连接到电源)的48V 交流信号。

PFC 模块的输出将为90V 直流、能够为负载提供1000W 的功率。

UCC28070控制器将从外部与 FPGA 同步。

负载具有很高的可变性。

PFC 模块将成为各种应用的基本构建块。 目的是使用多个 PFC 模块构建2000W、3000W 或更高功率的电源、其中模块的输出将连接在一起(并行输出)。

每个模块的输入将连接到单独电源变压器的独立次级绕组。 每个变压器的初级绕组可能来自同一电源线或多个异相电源线。

我的问题是:

1) 1)我们能否连接多个 PFC 模块的输出、例如上述模块的输出?

2) 2) 2)提供给负载的功率是否会在模块之间平均分配?

3) 3)每个 PFC 模块都有自己的桥式整流器、UCC28070控制器将单独监视其输入电压(通过电阻分压器监视 VINAC 引脚)。 在 PFC 模块输出侧、每个 PFC 模块是否应该有自己的电阻分压器、由 VSENSE 引脚监控、或者每个 PFC 模块是否应该共享一个公共电阻分压器(每个 VSENSE 连接到单个电阻分压器的中点)? 对我来说、每个模块都有自己的电阻分压 器、这对于缩短 VSENSE 轨道长度和提高高阻抗 VSENSE 线路的抗噪性能而言非常重要、但电阻分压器的电阻值容差可能会导致不同的稳压输出电压。 电阻分压器1%的容差可能会导致每个模块输出之间产生900mV 的差值(基于90V 直流输出)。

4) 4)在另一侧、所有模块的所有 VSENSE 引脚共用一个电阻分压器、这将导致 VSENSE 高阻抗线路具有很长的长度、这是高阻抗线路情况下的理想选择。 该线路是否可以由运算放大器进行缓冲、或者运算放大器传播延迟是否会扰乱 UCC28070内部稳压器过程、从而可能导致振荡?

我期待你的答复。

拉斐尔

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    你(们)好

    我们最熟悉此部件的应用工程师将于周一返回办公室。 我已要求他对您感兴趣的应用做出回应。

    此致

    Peter
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    非常感谢 Peter。 我期待您同事的答复。 此致
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    您好、Raphael、
    如果您的所有交流电源都不同、则无法交错这些交流电源。
    每个单独的模块都是双相交错式、但整个系统不是多相交错式。
    因此、您不会得到双相纹波减少、而是多相纹波减少。
    如果交流电源之间存在固定的相位差、则输出纹波是重复的且可预测的、但如果交流电源真正独立、则您可能会看到纹波随输出中的不良突降漂移而漂移。 这可能会导致音频放大器应用中出现问题。 您可以同步高频开关、但低频纹波将不会同步。
    模块之间的负载共享问题与所有将输出通信在一起的电源的问题相同。
    您只能在每个模块的满负载额定值下实现模块间的功率共享。 在较低的负载功率下、具有最高输出电压的模块往往会提供更高的负载百分比。
    您可以通过仔细的 PCB 布局和开尔文连接负载感应来降低这种影响。
    UCC28070的 VREF 容差为3%、但您也许可以通过 VREF 在测试器件上进行选择。
    您还可以考虑使用 UCC39002负载共享控制器、因为您的输出电压仅为48V。
    这或许是实现电流共享的最佳解决方案。
    希望这对您有所帮助!
    此致
    John
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    抱歉。 我想说、您将实现双相纹波减少、而不是多相纹波减少
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    尊敬的 John:

    非常感谢您的回复。 坏消息是、您确认了我对并行化 PFC 模块的担忧。 好消息是、您的确认迫使我重新思考我的设计、因为有太多未知因素。 达到一个死端的好处是、您突然跳出思维模式、这样您就可以找到一个完全不同的解决方案来解决同一个问题。 在这种情况下、我能够在电源下游进行一些工作、现在我的设计允许所有 PFC 模块保持独立(不再需要再使用它们)。 当模块完全自包含且相互独立时、这可以立即解决所有问题。

    再次感谢您的回答、您的 e2e 论坛非常精彩。

    此致、

    拉斐尔

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    您好、Raphael、

    很高兴为您提供帮助。

    此致

    John

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    尊敬的 John:

    仍在使用 UCC28070的同一设计中、您能否告诉我栅极驱动器允许的最大传播延迟是多少? 我怀疑栅极驱动器的传播延迟会导致控制器调节系统不稳定。

    非常感谢、致以诚挚的问候、

    拉斐尔  

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    您好、Raphael、
    UCC28070可在高达300kHz 的开关频率下使用、传播延迟大约小于100ns。
    峰值电流限制的传播延迟通常为60ns。
    最小栅极驱动脉冲宽度通常为500ns 至100ns、在通常的开关频率下、这里的传播延迟不是问题。
    由于 PFC 的总体环路带宽非常慢(10Hz 左右),因此不会导致稳定性问题。
    此致
    John
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    好的,非常感谢 John!
    此致、
    拉斐尔
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    尊敬的 John:

    应用手册 slua479b.pdf (《UCC28070 300W 交错 PFC 前置稳压器设计评论》)在 Vin 整流和 Vout 之间添加了一个二极管(dB)(与电感器和输出二极管并联)。 您能否告诉我为什么需要它、以及如何指定它的电流能力(相对于输出二极管电流能力)?  

    非常感谢、致以诚挚的问候、

    拉斐尔

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    您好、Raphael、
    该二极管用于在升压 PFC 启动之前从整流交流电对输出电容器充电。
    如果没有该二极管、启动时的输出电压为零、PFC 的占空比将在尝试将 Vout 增大到设定值时达到最大值。 这可能会导致电流浪涌大、启动时开关电流过大以及输出可能不稳定。
    二极管 dB 消除了这种情况、并降低了升压 FET 和二极管上的应力。
    启动完成后、不再需要 dB。
    dB 通常是具有高浪涌额定值的廉价低速二极管。
    其浪涌电流额定值与桥式整流器的额定值类似、其额定电压需要大于输出电压。
    此致
    John
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    尊敬的 John:

    再次感谢您提供的信息。

    此致、

    拉斐尔