CBB-830／NPF-2001 交錯并聯(lián)式PFC控制板硬件詳細(xì)設(shè)計說明書2

交錯并聯(lián)式PFC控制板CBB-830/NPF-2001硬件詳細(xì)設(shè)計說明書<V1.0>文檔編號：修訂歷史記錄版本日期說明作者V1.02012-12-24楊小村

目錄1. 說明 41.1. 目的 41.2. 適用范圍 41.3. 術(shù)語 41.4. 參考資料 42. 概述 42.1. PFC原理及芯片介紹 42.1.1PFC芯片控制原理 42.1.2PFC芯片引腳介紹 52.2. 原理框圖 63. 單元設(shè)計 63.1. 電壓采樣電路 63.2. 電流采樣電路 83.3. 輸入欠壓保護 93.4. PFC接口 103.5. Layout布局注意 104. 電源和接地 114.1. 電源 114.2. 接地 115. 散熱 116. 安裝固定 116.1. 安裝固定方式說明 116.2. 外形尺寸 116.3. 固定 116.4. 接插件、端子位置 117. 成本計算 128. 技術(shù)難點 139. 附錄 13說明目的本文檔為模塊交錯并聯(lián)式PFC控制項目的硬件詳細(xì)設(shè)計說明書，它在概要設(shè)計說明書的基礎(chǔ)上，對交錯并聯(lián)式PFC控制板進行了實現(xiàn)層面上的要求和說明。適用范圍該文檔為研究組的設(shè)計文檔，只提供給研發(fā)部內(nèi)部成員。術(shù)語參考資料《UCC28070datasheet.PDF》《UCC28070應(yīng)用手冊.PDF》概述模塊通用交錯并聯(lián)式PFC控制板為交錯并聯(lián)式Boost電路提供控制信號，使Boost輸出電壓穩(wěn)定在400V。模塊通用交錯并聯(lián)式PFC控制板由三大部分組成，包括輸入輸出電壓采樣，兩路電流采樣、兩路驅(qū)動電路。PFC原理及芯片介紹2.1.1交錯并聯(lián)式PFC芯片控制原理交錯并聯(lián)式PFC控制器的PWM控制由德州儀器（TI）的16引腳的InterleavingCCMPFC控制芯片UCC28070實現(xiàn)。與傳統(tǒng)PFC控制器不同的是，UCC28070可實現(xiàn)雙路交錯式PFC控制。其開關(guān)頻率可以修改調(diào)試，由芯片外部的電阻設(shè)定。該電路中有三個控制環(huán)路，一個是電壓環(huán)路，一個是A路電流環(huán)路，一個是B路電流環(huán)路。R1，R2（包括主板上的分壓電阻）構(gòu)成了輸出電壓采樣電路；RA，RB（還有主板上的分壓電阻）構(gòu)成了輸入電壓采樣電路C4，C3，C15，R5構(gòu)成輸出電壓環(huán)；R38，R39，R47，C34為A路電流采樣信號處理電路，同時R53，D22，D21，C36，R51為A路電流的斜坡補償電路；R49，R50，R48，C33為B路電流采樣信號處理電路，同時D1，D2，R52，C35，R54為為B路電流的斜坡補償電路；R8，C10，C11為A路的電流補償電路；R7，C9，C8為B路的電流補償電路；UCC28070可通過電流互感器進行電流采樣，經(jīng)采樣電阻和濾波電路后得到電流采樣信號輸入到IC內(nèi)部，并IC內(nèi)部電路對該信號進行下降沿擬合，使得該信號與流過PFC電感的電流擬合而進行準(zhǔn)確控制。輸出電壓通過輸出電壓環(huán)路進行穩(wěn)壓控制；A路的電流采樣電路，A路的電流斜坡補償電路和A路的電流環(huán)一起構(gòu)成了A路的電流整流控制電路；B路的電流采樣電路，B路的電流斜坡補償電路和B路的電流環(huán)一起構(gòu)成了B路的電流整流控制電路；A路和B路的驅(qū)動和采樣信號相隔180度，這樣可以實現(xiàn)輸出交錯式，并在輸出紋波上可以實現(xiàn)部分抵消和頻率倍增，減小輸出紋波的效果；2.1.2PFC芯片引腳介紹UCC28070封裝有TSSOP20和SOIC20兩張封裝供選擇，目前選用的是SOIC20封裝原理框圖UCC28070UCC28070A路電流信號B路電流信號交流輸入電壓采樣輸出電壓采樣B路PWM輸出A路PWM輸出功能說明：直流電壓采樣：主要實現(xiàn)將輸出電壓分壓后與UCC28070內(nèi)3V基準(zhǔn)進行比較，以便穩(wěn)定輸出電壓，同時為PFC電壓環(huán)提供輸出電壓采樣信號。交流輸入電壓采樣：可用于輸入電壓前饋和電流環(huán)控制；電流采樣：主要實現(xiàn)兩路電感電流的采樣，同時為過流保護、電流環(huán)控制提供電流信號。PWM輸出：主要實現(xiàn)PWM信號的輸出。單元設(shè)計輸出電壓采樣電路功能、性能：穩(wěn)定PFC的輸出電壓。原理框圖：（見圖1）圖1圖2根據(jù)UCC28070datasheet可知，UCC28070內(nèi)部電壓環(huán)基準(zhǔn)電壓為3V，因此可求出輸出電壓Vout.輸入電壓采樣電路功能、性能：輸入電壓前饋和電流環(huán)路控制原理框圖：該部分電路的原理框圖間上面圖2.參數(shù)取值：該部分電路的電阻取值與輸出電壓采樣電路電阻的取值一致。

電流采樣電路原理框圖：原理說明：PFC采樣電流CSA、CSB經(jīng)采樣電阻采樣后得到電壓信號，該信號經(jīng)RC濾波電路后得到干凈電壓信號，輸入UCC28070的CSA、CSB腳。該引腳腳為過流保護、電流環(huán)控制提供電流信號。電流采樣電阻的計算方法如下：PWM輸入功能、性能：輸出PWM波形，為兩路PFC電路的MOSFET提供驅(qū)動信號。。原理框圖：電路說明：UCC28070的驅(qū)動能力為±0.25A（連續(xù)）/±0.75A（脈沖），該驅(qū)動電流對于目前常用的低Rdson，高Ciss的CoolMOS的驅(qū)動能力嚴(yán)重不足，建議采用驅(qū)動芯片或者增加圖騰柱式的驅(qū)動方式，這里采用驅(qū)動芯片來增加其驅(qū)動能力。

PFC接口交錯并聯(lián)式PFC控制板接口如下：CSA、CSB為輸入PFC路的電流采樣信號；+12V為UCC28070供電，同時也為板上其它處供電；GND-P是交錯并聯(lián)式PFC控制板的地，此地與PFC電路的地相接；VINAC是輸入交流電壓采樣信號端；VSENSE是輸出直流電壓采樣信號端；DRA、DRB為PWM輸出驅(qū)動信號。Layout布局注意為了避免功率地對控制地引入干擾，在Layout時，控制地要按如下要求來做：CSA、CSB為電流采樣信號，經(jīng)采樣電阻后產(chǎn)生的電壓信號易受干擾，需加強保護和屏蔽；PWM信號為高頻脈沖信號，需要與板上的其他信號分離開來，避免產(chǎn)生干擾；解藕電容要靠近VCC,越近越好；輸入輸出電壓檢測處的電容要靠近VSENSE腳，以便減小噪音；該PCB板的內(nèi)層需要整板鋪銅已加強屏蔽。電源和接地電源+12V電源：直流電壓；輸入電壓：+12V±5%；接地+12V電源與PFC電路共地。散熱安裝固定安裝固定方式說明單板設(shè)計，立式插裝，滿足機箱設(shè)計要求。外形尺寸長方形，高為30mm，寬為43.2固定16Pin,2.54mm端子直接焊接在主功率板上。接插件、端子位置端子離板底高度約為2.5成本計算單板成本預(yù)算分為三個方面：物料成本；PCB板成本；PCB打樣工程費。元器件物料成本元器件中幾款主要芯片為免費申請樣片，其中包括：交錯并聯(lián)PFC控制芯片UCC28070，單價約$1.95；驅(qū)動芯片UCC27324，單價約$0.65元主要使用的元器件為公司已有物料包括：0603電阻電容1206電阻電容16Pin2.54mm連接器二極管LL4148元器件成本總價約為2元。PCB板成本PCB印制