新穎的電流臨界導通的功率因數(shù)校正芯片的研究

介紹了一種新穎的電流臨界導通（DCMboundary）的功率因數(shù)校正（PFC）芯片。它的主要特點是提高了高電壓輸入時的功率因數(shù)，減少了輸入電流的總的諧波含量（THD），同時它還改善了啟動時輸出電壓過沖和電路的動態(tài)性能。實驗表明這種新穎的DCMboundaryPFC控制芯片實現(xiàn)了這些功能。

關鍵詞：零功率檢測；跨導誤差放大器；功率因數(shù)校正；啟動時輸出電壓過沖保護

0 引言

隨著電力質(zhì)量標準的日益嚴格，功率因數(shù)校正（PFC）技術已成為電力電子領域中的研究熱點。隨著功率因數(shù)校正技術的發(fā)展，功率因數(shù)校正控制芯片也有了很大的發(fā)展。根據(jù)電路的工作模式，功率因數(shù)校正控制芯片可以分成3類：

1）電流斷續(xù)的功率因數(shù)校正控制芯片；

2）電流臨界連續(xù)的功率因數(shù)校正控制芯片；

3）電流連續(xù)的功率因數(shù)校正控制芯片。

近幾年來，這些芯片得到了很大的發(fā)展。

本文介紹了一種新穎的電流臨界連續(xù)的功率因數(shù)校正控制芯片UCC38051。它具有結(jié)構(gòu)簡單和功能強大的優(yōu)點。它不僅改善了啟動時輸出電源過沖，而且有欠壓保護功能；同時它通過提高誤差放大器的輸出變化率來改善它的動態(tài)響應能力；另外，它還具有開環(huán)保護功能。本文以這種新穎的電流臨界導通（DCM boundary）功率因數(shù)校正芯片制作了一個100W的PFC電路原理樣機，對芯片進行了分析，最后給出了實驗波形。

1 芯片介紹

UCC38051采用8腳SOP封裝，引腳配置如圖1所示，表1給出了引腳功能。

圖1 UCC38051引腳排列

表1 UCC38051引腳功能表

UCC38051是一種峰值電流模式的控制芯片，它可以應用在電流臨界導通的功率因數(shù)校正電路中。因為UCC38051內(nèi)部使用了一個零功率檢測比較器，所以可以抑制電路啟動時輸出電壓的過沖，這樣電路中的元器件就可以得到保護，它們的壽命就可以延長。

UCC38051具有低的啟動電流和工作電流，輸出過壓保護，輸入欠壓保護和反饋開路保護功能。

2 芯片的分析

圖2給出了這種新穎的DCM bounday PFC控制芯片的內(nèi)部框架圖，下面將進行分析，闡述它的工作原理。

圖2 UCC38051內(nèi)部框圖

2.1 輕載特性的改善

對于一般的功率因數(shù)校正電路來說，輕載時電路的損耗比較大。降低輕載時功率因數(shù)校正電路的損耗已經(jīng)成為現(xiàn)在的研究熱點。而芯片UCC38051較好地解決了這個問題。

圖3中給出了這種降低輕載時電路損耗的原理圖。如果功率因數(shù)校正電路在輕載時其工作頻率比較高時，那么它的損耗比較大，因此，在輕載時必須減少電路的開關次數(shù)，來降低電路的損耗。UCC38051中有一個零功率檢測比較器，當輸出功率比較低時，這個比較器就會工作。此時它會使電路工作在間隙模式下，這樣電路的損耗就會降低。

圖3 零功率檢測比較器

芯片UCC38051腳2（COMP）的電壓，在輸入功率等于零和輸出電壓過壓的工作條件下，會低于它正常工作時的電壓。當它低于零功率檢測比較器的基準電壓時，比較器就會工作，這樣零功率檢測比較器就會閉鎖驅(qū)動信號，使輸出驅(qū)動信號為零。因此，有了這個零功率檢測比較器就會防止啟動時輸出電壓過沖。另外，在動態(tài)過程中輸出電壓也會比較高，腳2的電壓也會比正常工作時低，這樣也可能封鎖驅(qū)動信號，但是，UCC38051內(nèi)部有一個跨導誤差放大器，當電路工作在這個狀態(tài)時，它會使腳2輸出電壓不會低于零功率檢測比較器的基準電壓，從而不會封鎖驅(qū)動信號。