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HiAll、
我对 UCC28180有疑问。
您能容忍多大的负载波动？ 请告诉我负载电流转换速率、上升和下降时间等。
我还有一个关于 UCC28180的 EVM 的问题。 请告诉我为什么输入滤波器线圈大于 PFC 升压线圈。 是为了滤除低频噪声吗？
此致、 石渡市
您好、Ishiwata-San、
感谢您关注 UCC28180 PFC 控制器。
为了实现电流整形功能、所有 PFC 控制器必然具有极慢的瞬态响应。 UCC28180可以承受100%的负载阶跃、并且上升和下降的压摆率并不重要。 例如、对于100kHz 开关频率、开关周期为10us、0至100%的负载阶跃电流可具有1us 至100us 的上升时间(例如)。 对 PFC 电压环路的响应、这些阶跃几乎是瞬时的。 自阶跃开始以来、在~10个开关周期内、环路对输出电压的变化几乎没有反应。 为了实现更快的响应而增加电压环路带宽将导致输入电流高度失真。
UCC28180 EVM 用户指南( https://www.ti.com/lit/pdf/sluuat3 )第18页的图19显示了对重复100%负载阶跃的典型 PFC 响应。 遗憾的是、时间扫描(500ms/div)太慢、无法清楚地显示从阶跃开始到输出电压停止并开始上升点的时间间隔。 放大图、它在我看来大约为10~20ms。 这是最坏情况、因为 V 环控制信号(VCOMP)在其最低电平仍处于饱和状态、因为输出尚未从之前的空载过冲完全恢复到调节。 在0%负载下进行稳态调节期间的隔离式负载阶跃应具有更快的响应和更小的电压降。
恢复到稳压的总恢复时间似乎约为600~700ms。 调整输出功率容量可以加快此时间(如有必要)、这样即使在提供满额定负载功率的同时、也有更多额外功率可为电容器充电。
关于大输入滤波器线圈： 我不知道是谁设计的这款 EVM、但我想他的兴趣应该更多地集中在 PFC 部分、而不是专注于 EMI 滤波器的优化。 选择此线圈是为了降低120kHz 开关频率产生的传导 EMI 噪声及其谐波；可能只有有限的线圈可供选择。 遗憾的是、未提供任何数据来表明 其有效性。 可能 EVM 设计人员不擅长 EMI 滤波器设计。
此致、 乌尔里希
您好 Ulrich-San、
感谢您的答复。 这是一个很大的帮助。
如果出现电流突然波动、内部升压电路是否存在共振且超出开关 MOSFET 击穿电压的可能性？ 虽然响应速度慢、但我认为输出稳定是可能的。 我的理解是否正确？
感谢您的支持。
由于环路响应非常慢、PFC 输出极不可能会 因负载电流波动而谐振。 请考虑用户指南中图19的重复阶跃负载波形。 负载转换之间的时间间隔(约2秒)使输出可在加载时达到稳压状态、但 不能在空载时从过压状态完全恢复。 在最坏的情况下、如果此0-100%负载阶跃 周期 从4s 减少到400ms、从40ms 减少到4ms、您可以想象输出电压在卸载发生之前不会完全恢复调节。 然后过冲将具有大致相同的跳跃、但从较低的点开始。 重新施加负载后、 Vout 从更高的点开始。
这表示由于最坏情况下的100%负载电流波动所导致的峰值正电压和负电压受到限制、预计不会增加到已超过波形中所示的值。 基本上、V-loop 无法跟上负载变化、而输出电容器负责对电流波动进行所有滤波。 该电容器的大小通常可将满载100Hz 峰峰值纹波电压限制为平均 Vout 的~5%。 V 环路补偿旨在将小信号扰动保持在稳定的控制范围内。 大信号扰动由输出电容器处理、100%负载阶跃几乎与扰动信号的大小一样大。 输出电容器的尺寸在阶跃波形中看到的峰峰值限值范围内完全处理这些阶跃、因此、即使在这些条件下、PFC 本身也是"稳定"的。
对于典型390Vdc PFC 输出、使用额定电压为400V 的 MOSFET (和二极管)无法提供足够的裕度来保证长期可靠性。 由于没有太多的500V MOSFET 可供选择、因此 具有600V 及更高额定值的 MOSFET 和二极管具有 广泛的选择范围。 这些器件为可靠性提供了很大的裕度、并且还可以承受偶尔出现的线路浪涌。 不存在 超过 MOSFET 击穿额定值的危险。 最后、即使小信号环路补偿设计不当且相位裕度很小、如果某种扰动确实开始引起输出振荡、PFC 控制器的过压保护(OVP)关断特性也将立即停止开关、并在振荡产生过大的电压电平之前中断这些振荡。
我认为 PFC 拓扑可能是最不可能进入振荡状态的系统。 一个更可能的危险(尽管很少发生)是 开 反馈环路、在这种环路中、输出反馈信号被损坏的元件或引线中断。 大多数控制器可以检测到开路反馈路径并关断。 这种故障的最坏情况是"停留在"开环、其中反馈电压 引脚卡在某个低于调节电平的电压上。 这将驱动 PFC 持续输出更多功率、以尝试将反馈电平提高到基准电平、但输出电压会上升到失控状态、直到出现故障(通常使输出电容器通风)。
一些控制器有一个完全用于 OVP 的第二个独立电压感测输入、以避免反馈信号路径表示的单点故障。 UCC28180没有第二个 OVP (由于引脚数少)、但 UCC2806x 系列 PFC 控制器(例如)具有该特性。
