基于UCC28019的310V_500W高功率因数开关电源设计_刘金华

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1、2013年第08期◇研究与设计◇基于UCC28019的310V/500W高功率因数开关电源设计刘金华周文辉（电子科技大学中山学院广东中山528402）The310V/500WPowerDesignWithHighPowerFactorBasedonUCC28019LIUJin-hua，ZHOUWen-hui（ZhongshanInstituteofUESTC,ZhongshanCityofGuangdongProvince,528402）【摘要】本设计给出了以TI公司的PFC控制芯片UCC28019为核心的310V/500W开关电源的基

2、本原理和实现方法，给出了详细图纸，主要元器件参数计算及选型，重点应用迭代法对电感磁芯进行优化选择。实验证明，该开关电源元器件、电感磁芯选择合理，适合作为中小型变频器的升压直流供电电源。【关键词】UCC28019；功率因数校正；升压电感；铁硅铝引言在一些中小功率三相220V交流电机变频调速领域，如小型游艺设备、泵类、小型机械传动等，用单相交流电供电比三相交流电方便的多，再加上出口产品需要适合国外110V单相电源，我们需要一个升压直流电源，经过逆变器逆变成220V交流电，带动三相220V交流电机实现变频调速运行。传统的做法是通过大功率变压器

3、将交流110V升压到220V，经过二极管整流、滤波得到310V左右的直流电，存在如下问题：输入电流谐波含量大，功率因数低，一般为0.45~0.75，而且其无功分量基本上为高次谐波，造成了严重的电网“污染”和能源浪费。且输入电压越低，输出直流电压就越低，带图2高功率因数开关电源原理框图负载能力差[1]。EMI滤波器接于电源输入端与整流器之间,它包括共模电感本文介绍了一种高功率因数开关电源，以UCC28019作为控制L2、共模滤波电容C4和C5、差模电感L1、差模电容C3和C6，主要芯片，单相输入110V±20%，输出310V，λ达到0.9

4、9以上，供给逆用来滤除共模、差模干扰。单相桥式整流电路由二极管桥式整流电变器拖动三相220V交流异步电机。路GBJ2510组成，C8为高频旁路电容，滤波高次谐波。BoostPFC主1.UCC28019简介[2]电路由主开关管Q1、升压电感L3，升压二极管D3组成，输出滤波UCC28019是TI公司推出的一种功率因数校正（PFC）芯片，工电容为C10。控制电路以UCC28019为核心，少量电容电阻为外围作在连续导通模式（CCM）的升压变换器的控制IC。其仅需少数外元器件。R1为电流采样电阻，R8和16K可调电阻用于电压反馈，形接元件，频率

5、在内部固定于65KHz，以确保传导EMI噪声在成电压电流双闭环反馈控制。内部电流环用于均衡平均输入电流使EN55022的标准150KHz以下。其内部5V基准可精确调节输出电之匹配正弦输入电压，达到功率因数接近1；输出电压环用于调节压，并可以从空载到满载适于200W~2KW的输出功率水平。该芯片输出电压，使输出电压在宽电压输入电压范围内稳定。输出级提供的电流能直接驱动主电路中的MOSFET功率管。芯片3.主要器件选择和参数计算采用平均电流模式对功率因数进行校正，使输入电流的跟踪误差产样机设计参数为：输入电压Vin=110V±20%，取85

6、V~130V，输生的畸变小于1％，实现了接近于l的功率因数，具有峰值电流限出电压Vout=310V，输出功率Pout=500W，功率因数PF=0.96，效率制、软过流保护、开环检测、输入掉电保护、输出过压／欠压保护等η=0.9，则：众多系统保护功能。IIN_RMS(max)=Pout(max)·PF·Vin(min)=6.808A(1)2.电路结构与工作原理η图1为基于UCC28019设计的330V/500W高功率因数开关电IIN_peak(max)=姨2IIN_RMS(max)=9.628A(2)源原理图。图2为高功率因数开关电源原理

7、框图。IIN_AVG(max)=2IN_peak(max)/π=6.13A(3)其中,IIN_RMS(max)、IIN_peak(max)、IIN_AVG(max)分别为输入电流最大有效值、输入电流峰值、输入平均电流最大值。3.1主开关管的选择由计算可得开关管承受电压310V，漏极电流尖峰值为10.71A，考虑电压电流裕量，选择9R120C3作为主开关管，VDS=900V，RDS（on）=0.12Ω，ID（25℃）=36A。3.2续流二极管的选择由计算可知，续流二极管D3额定平均电流为6.13A，额定电压为310V，受储能电感及开关管的

8、影响,续流二极管的反向恢复时间要尽量小。实际选用英飞凌的IDH15S120的SiC肖特基二极管，IF=15A，VDC=1200V，QC=54nC。SiC肖特基二极管具有耐压高、正温度系数及反向恢复时间接近零