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[参考译文] UCC28061-Q1:符合汽车标准的模拟 PFC 控制器

Guru**** 1701580 points
Other Parts Discussed in Thread: UCC28061-Q1, UCC28070-Q1, UCC2818A-Q1, UCC28063, UCC28061, PMP11282, UCC28060, UCC28180, UCC2818, UCC2818A
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https://e2e.ti.com/support/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/1371592/ucc28061-q1-automotive-qualified-analog-pfc-controller

器件型号:UCC28061-Q1
主题中讨论的其他器件: UCC28070-Q1UCC2818A-Q1UCC28063UCC28061PMP11282、UCC28060UCC28180UCC2818UCC2818A

工具与软件:

尊敬的 TI 团队:

您能否针对以下要求推荐汽车模拟 PFC 控制器?

1.输入电压范围:90VAC 至135VAC

2.峰值输出功率:300W

3.额定输出功率:200W

4.待机负载功率:10W

5.待机功率因数:0.85滞后

6.额定功率和峰值功率因数:0.95

在此应用中、系统将主要在待机负载功率下运行、额定和峰值功率负载将在  短时间内运行少于一分钟。 我是从在线来源找到 UCC28061-Q1的、但如果有更好的 IC 建议、我会很感激您的帮助。 如果不能、您能否分享 UCC28061-Q1 EVM 从空载到满载的功率因数曲线? 这些信息有助于为我的设计选择该 IC。

此致、

Aravind S.

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    您好 Aravind:  

    感谢您关注 UCC28061-Q1交错 TM-PFC 控制器。  

    从 TI 的选择列表中、我发现 UCC28061-Q1、UCC28070-Q1和 UCC2818A-Q1是 TI 提供的汽车级 PFC 控制器。   
    061为交错转换模式(TM)、而 -070为交错 CCM、而-18A 为单相 CCM。  

    061控制器成本最低、但使用两个并联的升压级来分散损耗并实现薄型封装。  组件数量和成本可能很高。
    070成本最高、出于同样的原因交错、但更适合更高功率的转换。  
    18A 成本几乎同样高、但是单相、因此元件数量及其成本可以更低。  

    热设计将取决于高功率时间与待机时间之比。  峰值功率的时间间隔将决定 PFC 必须设计为300W 还是可以设计为200W (300W 峰值来自输出电容器中存储的电荷)。  尚未提供这些时序。  

    除第5项要求外、您的要求可实现。  待机 PF 将领先、而不是滞后、它可能小于0.85、具体取决于线路滤波器中使用的 X 电容大小。  
    我没有 UCC28061 EVM 的 PF 与负载关系曲线、但我在使用类似 UCC28063控制器的 PMP11282 460W 参考设计中找到了该曲线。

    可以看出、在~50W 时、PF 会降至0.85以下、这大约是额定负载的11%。  
    在您的设计中、10W 仅为200W 的5%和300W 的3.3%、因此 PF 可能远低于0.85、除非线路滤波器设计为使用极小的 X 电容。
    轻负载失真也会导致 PF 降低。

    此致、
    Ulrich

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    大家好、团队成员:

    在轻负载条件下如何启用突发模式运行。

    此致、

    Aravind S.

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    您好 Aravind:

    UCC28061-Q1 (和 UCC28061)数据表中的"突发运行"信号错误。  它不应该出现在那里。  
    方框图出错。  它从 UCC28060 数据表继承而来、并针对-061数据表进行了修改(但显然不是完全修改)。   

    UCC28061器件中没有突发功能。  它出现在 UCC28060中、但是从-061中被删除。 请参阅此比较表:
    e2e.ti.com/.../UCC28060-vs-UCC28061.pdf

    此致、
    Ulrich

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    Ulrich 您好、

    关于元件选型、我们在中面临一项关键挑战 总谐波失真(THD)和功率因数(PF) . 到目前为止、我确信 UCC28061-Q1能够在交错 TM 模式下和轻负载条件下正常工作、 它以单相 CrM 或 DCM 模式运行 . 因此、在以下条件下、我们需要 UCC28061-Q1 EVM 上的 THD 和 PF 信息以及各个谐波电平:

    输入功率(35VA、50VA、75VA、100VA、150VA、 200VA、250VA、265VA)、整个输入频率范围为350,500,700,800Hz。

    您能提出任何在30至35VA 输入功率和260VA 最大负载等轻负载条件下具有更少 THD 和更好 PF 的汽车级解决方案吗?

    此致、

    Aravind S.

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    您好 Aravind:  

    您的应用是针对航空电子设备 PFC 这一事实就是新信息。  
    350Hz 至800Hz 的工频可降低 PF、尤其是在轻负载时、这主要是由于 EMI 滤波器 X-cap 中的大位移电流造成的。  
    此电流与线路电压相差90度、通常超过实际同相(电阻)负载电流。  

    THDi 仍然在 PF 中播放一个翻滚,但不像 cosθ。   

    我们不能在该 EVM 上进行测量并为您提供数据。  这不是这个论坛的功能。  
    在任何情况下、频率>60Hz 的数据都是无效的、因为该 EVM 不支持航空电子设备。   

    独立于任何 PF 控制器、线路滤波电容都会影响 PFC 的 cosθ 因子。
    在 TI 目前提供的符合汽车标准的有限控制器中、UCC28061-Q1的优势是能够在轻负载条件下减少相位、从而在这类条件下提高(不仅提高效率、而且提高) THDi。  

    此致、
    Ulrich  

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    Ulrich、您好!

    UCC2818A-Q1与 UCC28180之间有何差异? 我们的一个参考设计使用 UCC28180并符合电流总谐波失真(THD)标准、但并非符合汽车标准。 如果我在设计中使用 UCC2818A-Q1、电流失真曲线是否相同?

    此致、

    Aravind S.

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    尊敬的 Aravind:  

    UCC28180是一款8引脚 CCM-PFC 控制器、通过前沿 PWM 调制实现关断占空比 D'在线路周期上跟随 Vin 与 Vout 之比(用于调节电流)。  该控制针对"通用线路"操作(85~264Vrms)和~400V 输出进行了优化、相对于该典型应用的偏差容差很小。  它不包括输入电压前馈。  其频率范围略高于-18A。

    UCC2818A-Q1是一款较旧的16引脚 CCM-PFC 控制器、它使用传统的3输入乘法器来整形输入电流。 它还使用前沿 PWM 并包含输入电压前馈。  拥有更多的引脚可以更灵活地适应应用(静态和动态)。  我认为该器件可能能够提供比 UCC28180更好的 THDi 性能、尤其是在较轻的负载下。  我不能猜到有多好。    
    但作为一种较早的工艺技术、采用较大的封装、比-180更昂贵。  

    两个器件均为单相升压、因此没有任何切相选项可提高轻负载效率。  两者都没有突发模式特性、但我认为使用-18A 从外部实现它比使用-180更容易。   

    此致、
    Ulrich

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    Ulrich、您好!

    请告知我 UCC2818和 UCC2818A-Q1器件之间的变化。 最大 Q1器件的负结温为(-40C)、工业标准器件为(-55C)。 请告诉我在轻负载效率期间器件将执行的工作模式。

    此致、

    Aravind S.

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    嗨、Avarind、  

    UCC2818A-Q1是 UCC2818A 符合汽车标准的版本。   

    请参阅此应用手册关于 UCC2818A 和 UCC2818之间的差异。  总而言之、应用手册还适用于-2818A-Q1和-2818。
    e2e.ti.com/.../Differences-between-UCC2817A_2D00_18A_2D00_19A-and-UCC2817_2D00_18_2D00_19-slua294.pdf
    基本上、只有栅极驱动电路中上拉和下拉 MOSFET 的有效电阻是不同的(在-2818A-Q1中更高)。

    UCC2818x 器件的所有三个版本均具有表征特性、并且参数保证为-40C。   
    -55C 是 UCC2818和 UCC2818A 的 Tj 绝对最大限值、但在 Tj <-40C 时不保证参数。  
    UCC2818A-Q1的 Tj 绝对最大下限为-40°C 并对该温度进行表征。  
    基本上、所有三者的有效 Tj 下限在-40C 时是相同的。

    此致、
    Ulrich   

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    Ulrich、您好!

    请告诉我在轻负载效率期间器件将执行的操作模式。

    此致、

    Aravind S.

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    嗨、Avarind、  

    很抱歉、我漏掉了上一个回复中的最后一个问题。  

    UCC2818x 没有任何轻负载特殊模式。   采用平均电流模式控制、它将继续作为固定频率 CCM-PFC 运行。  在某些轻负载水平下、电感器电流可能变得不连续、因此 THDi 可能会增加、但此控制器不会更改其基本的逐周期运行。  

    AST 一些极轻负载水平、VAOUT 电压可能降至低于0.33V"零功率"阈值、零功率比较器将阻止栅极驱动脉冲(在 DRVOUT 处)、直到 VAOUT 再次上升至0.33V 以上(未指定迟滞)。   然后运行可能看起来类似于突发模式、但 主要是随机突发结果、而不是预编程模式。   

    此致、
    Ulrich

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    Ulrich、您好!

    我不会获取 UCC2818A-Q1器件的 PSpice 文件。 如果库零件可用、请与我分享。 否则、请按照类似的工作原理共享 PSpice 器件、因为我想进行仿真以验证电感器纹波、并进行进一步的分析。 因此、请分享此器件或任何类似器件以预测相同的结果。

    此致、

    Aravind S.

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    您好 Aravind:  

    遗憾的是、UCC2818A-Q1 (或其任何系列器件)没有 PSpice 文件。  
    该器件用作固定频率 CCM 升压 PFC 控制器。  UCC28180控制器是工作原理相似的最接近器件。

    UCC28180没有 PSpice 模型、但该模型是平均值模型、而不是瞬态模型。  它仅生成平均电感器电流、而不是逐周期纹波电流、因此不适合您的需求。  

    我建议 UCC2818A-Q1方框图由简单的模拟块组成、它们应该能够在使用理想元件和数据表参数值的相对直接的结构中在 PSPICE 中进行建模。  我知道这是你不希望做的额外工作,但我没有其他的选择提供。  

    此致、
    Ulrich

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    Ulrich 您好、

    在电压前馈(VFF)引脚中、分压器缺失、对吧?

    在该设计中、90Vrms 至135Vrms 是标称额定电压、但在小于或等于250ms 的时间内会出现160Vrms 和180Vrms 等异常浪涌电压。 在这些电压瞬变期间、我计划通过将使能引脚拉至接地来禁用 PFC 控制器。 将持续监控输入电压、如果输入电压低于80Vrms 或高于140Vrms、则将触发禁用操作。

    但是、我对 IAC 和 VFF 引脚有疑问。 引脚设计的最大输入电压为:140Vrms 或180Vrms?

    如果我设计的是140Vrms、IAC 和 VFF 引脚可能会损坏、对吧? 那么、我可以针对180Vrms 进行设计、以便如果输入电压超过140Vrms、我可以禁用控制器吗? 确认此方法是否可行。 如果这是推荐的方法、我会遇到像 THD 和 PF 这样对性能有什么影响吗? 否则、请建议最佳方法。

    此致、

    Aravind S.

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    您好 Aravind:  

    UCC2818A-Q1 (及该系列中的其他产品)的 VFF 引脚不使用分压器。  VFF 电压由镜像至 VFF 电阻器的1/2 IAC 电流产生、并由 VFF 电容器进行滤波。  数据表中讨论了 VFF 和 IAC 引脚功能。  

    我建议设计您的 PFC 并将 IAC 编程为最大135Vac、以便在正常工作范围内获得更好的 THDi。  在较高输入电压下、IAC 将超过建议的最大值500uA (数据表中有一个拼写错误、其中显示为500mA)。  它应为500uA。) 但这仅仅会使乘法器超出线性范围。  MULTOUT 电流将开始饱和、THDi 将上升、但不会损坏器件。  
    流入 IAC 的绝对最大电流额定值为10mA。  

    我认为您用于检测 VAC >140Vrms 以禁用 PFC 的计划应该可以正常工作。   

    现在、我要结束该主题、因为它远离了涉及 UCC28061-Q1的原始问题。  
    实际上、我应该更早地完成这项工作。   
    如果您在 UCC2818A-Q1或其他一些器件方面需要进一步的帮助、请发布新的 E2E 主题。  

    此致、
    Ulrich