基于UCC28019的高功率因数开关电源

基于UCC28019的高功率因数开关电源

根据毕业课题及实际情况，查阅相关文献，设定了开关电源的设计目标。详细参数如下：

输入电压：市电220Vac输入，经变压器降为18Vac,进入不可控整流

桥

输出电压：36V 输出电流：0.25A 功率因数：0.99 效率：90%

这是本次开关电源设计的最基本要求，其他功能视后期情况及个人能力而定。依据ucc28019芯片手册、相关文献及自己的设计目标，设计出了电路图。其电路参数的具体计算过程如下：

1、输入电流的计算 IIN_RMS(max)POUT(max)9???0.56A ?VIN(min)PF0.9*18*0.992IIN2IIN_RMS(max)IIN_PEAK(max)?IIN_AVG(max)??2*0.56?0.8A

2*0.8?0.6A

?_PEAK(max)?? 2、整流二极管参数的确定及选取

整流桥输出平均电压UO_AV

UO_AV?1???02U2sin?td(?t)?22U2??0.9U2?0.9*18?16.2V

二极管承受的最大反向电压UD(max)

UD(max)?2U2?2*18?25.5V

由于每只二极管只在半个电压周期通过电流， 所以每只二极管通过的电流

是平均电流的一半。电压电流都取两倍裕量，安全电流电压分别为：

IF?IIN_AVG(max)?0.6A

UF?2*UD(max)?2*25.5?51V

选择10a1/6A1(100V/6A)整流二极管 3、输入电容的计算

通过计算出允许的纹波电流值和纹波电流值可以得到输入电容CIN。根据芯片手册，电流纹波系数为20%，电压纹波系数为6%，开关频率

fSW=65KHZ。输出电容的计算过程如下：

IRIPPLE??IRIPPEIIN_PEAK(max)?0.2*0.8?0.16A

VIN_RIPPLE??VRIPPLE_ININ_RECTIFIEDV?0.06*2*18?1.53V

CIN?IRIPPLE0.16??0.2?F

8fSWVIN_RIPPLE8*65000*1.53选用0.22?F的电容 4、升压电感的计算

电感由流过电感的峰值电流决定

IL_PEAK(max)?IIN?IRIPPLE2_PEA(maxK)?0.8?0.16?0.88A 2 电感的最小值当占空比Duty=0.5时取得 LBST(min)?VOUTD(1?D)36*0.5*0.5??0.87mH

fSWIRIPPLE65000*0.16 5、反向快速恢复二极管参数计算

承受的重复峰值反向击穿电压、平均正向电流、反向恢复时间和热考虑

承受的重复峰值反向击穿电压、平均正向电流、反向恢复时间和热考虑。 为减少功率开关的损耗，它的反向恢复时间应该越短越好. 总损耗可以分为两个分：导通损耗和开关损耗总损耗可以分为两个部分：导通损耗和开关损耗. 当选择超快恢复二极管或碳化硅二极管时，开关损耗可以忽略不计，可根据

功耗及恢复时间来选择相应元件，按照当选择超快恢复二极管或碳化硅二极管时，开关损耗可以忽略不计，可根据功耗及恢复时间来选择相应元件，按照125 ℃ 时二极管压降VF_125?C?1.5其功耗为 V,IOUT(max)?0.25A来计算，

PDIODE?VF_125CIOUT(max)?1.5*0.25?0.375W

?选取MUR3020WT/HEF307

6、开关器件参数计算

主要根据电压、电流、开关损耗等。

根据芯片数据，其导通损耗为 IDS_RMS?POUT(max)VIN_RECTIFIED2?16VIN_RECTIFIED3?VOUT?925.52?16*9?2.53A

3?*36 PCOND?I2DS_RMSRDSon(125?C)?2.532*0.35?2.24W 开关损耗为

PSW?fSW(trVOUTIIN =0.1W

_PEAK()max?0.5COSSV2OUT)?65khz*(4.5ns*36*6.4?0.5*780pF*362)总损耗=2.24+0.1=2.34W 选取IRFP150N

7、输出电容参数计算。

电容应满足输出电压的保持时间的要求，开关电源输出电压不低于30V 时，则输出滤波电容容量按下式计算

COUT?2POUTtHOLDUPV2OUT?V2OUT_HOLDUP(min)?2*9*21.28ms?860?F 2236?30两个1000?F的电容并联

8、取样电阻的计算

主要是对电感电流的取样，考虑到软过流保护的下限0.66V及电感电流

的峰值，取样电阻的计算如下

RSENSE?VSOCIL_PEAK(max)*1.25?0.66?0.6?

0.88*1.25为使器件避免由于瞬时峰值电流的损害，用一个RISENSE?220?的电阻与ISENSE引脚串联，同时在该引脚与地线之间接一个1000pF的电容CISENSE，改善抗干扰性能。

9、输出电压设定点电阻计算

为了使电源功耗尽可能小及使反馈电压误差最小，使RFB1?1M?。

RFB2?VREFRFB15*1M??161.29K?

VOUT?VREF36?5 另外，另外还需要在VSENSE 引脚处接1 只小电容以滤除噪声干扰。 10、低压保护电路(Brown Out Protection)中电阻网络计算

RINS1?2VAV(0n)?VF_BRIDGE?VINSENABLE_th(max)IVINS?2*15?0.95?1.6?1.2M?15?ARINS2?VINSENABLE2VAV(0n)?VF_th(max)INS1R_BRIDGE?VINSENABLE?_th(max)1.6*1.2M2*15?0.95?1.6?102.9K? 此外，在VINS和GND之间还要接一个电容，电容的选择主要依据是该

电容的放电时间要大于输出电容的保持时间。当输出电容的保持时间为一个周期时，该电容的放电时间应满足半周期的2.5倍。

tCVIN_dischrg?NHALF_CYCLE2.5??25.6ms2fLINE(min)2*47?tCVINS_dischrg

?25.6ms????0.76100k?*ln??100k??0.9*15*??1.2M??100k????CVINS?RVINS2????VINSEROWNOUT_th(min)?ln?RVINS1??0.9VIN_RMS(min)?RVINS1?RVINS2???? ?0.82?F

11、VCOMP端反馈电阻网络阻值计算

一个由电阻和电容组成的网络连接在VCOMP端与地之间起到补偿作用

端与地之间起到补偿作用. 跨导误差电压放大器输出的电流对该网络的电容进行充电或者放电，目的是建立合适的VCOMP 电压来保证系统正常运行. 查手册可知，电压传递函数的开环增益在10Hz 时为GVLdB(f)?0.709dB,

gmv=42?S,K1=7,KFQ?165kHz?15.385?S,M1M2?0.37V/?s

fV?10Hz,fPOLE?20Hz。根据已知条件首先需要计算出脉宽调制到功率级

的极点根据已知条件首先需要计算出脉宽调制到功率级的极点fPWM后利用相应公式计算出各元件参数。

_PS的值然

fPWM_PS?1K1RSENSEV3OUTCOUT2?KFQM1M2V2IN?1?1.814Hz37*0.075*36*7738?F2?15.358?S*0.37*182

gmvfVfPWM_PS2042?S*?CVCOMP?GVLdB(f)10Hz1.814Hz?3.4?F

0.709202?fV102?*10*10RVCOMP?12?fPWM?_PSCVCOMP?1?26.59k?

2?*1.814*3.3?FCVCOMP_PCVCOMP3.3?F??0.324?F2?fPOLERVCOMPCVCOMP?12?*20Hz*27k?*3.3?F?112、ICOMP端电容的计算

ICOMP 端是跨导电流放大器输出端，此端与地之间接有一补偿电容。主要 起补偿和平均取样电流信号的作用，主要起补偿和平均取样电流信号的作用. 从手册上可以得到平均电流极点fIAVG?9.5kHz，gmi=0.95ms，M1?0.484

K1?7，则 CICOMP?gmiM12?K1fIAVG?0.95ms*0.484?1100pF

2?*7*9.5kHz

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