基于UCC28070实现超宽输入电压范围的方法及外围电路技术

本发明专利技术涉及基于UCC28070实现超宽输入电压范围的方法及外围电路，解决的技术问题是利用UCC28070采用Boost拓扑结构，设计了一款基于UCC28070的超宽输入电压范围DC‑DC应用的交错式PFC电源，实现在DC‑DC模式下开关电源的超宽输入电压范围。为了实现上述效果及其优越性，本创新采用的技术手段为，从UCC28070外围电路的输入电压和输出电压的采样逻辑入手，人为的改变UCC28070开机启动时的判断方法。

【技术实现步骤摘要】
基于UCC28070实现超宽输入电压范围的方法及外围电路
本专利技术涉及基于UCC28070实现超宽输入电压范围的方法及外围电路。
技术介绍
UCC28070的现有应用电路中，地之间接一个电阻RIMO，来设置乘法器的增益；7脚与地之间接有电阻RSYN来决定电流合成中下降率的大小；8脚和9脚为两相检测电流的输入，内部连接在电流放大器的同相输入端；10脚为限流设置；11脚和12脚为两相电流放大器的输出；13脚为6V基准电源；14脚为A相的门极驱动；15脚为工作电源，16脚为参考地；17脚为B相功率开关控制信号；18脚为软启动；19接RRT，设置内部振荡器的工作频率；20脚与地之间接有电阻RDMX，根据RDMX与RRT之间的比率来决定PWM波输出的最大占空比。现有应用电路中UCC28070的工作原理为：电路图如图2所示，UCC28070是TI公司专门设计的一款交错并联Boost功率因数校正电路，它是由桥式整流器，输出滤波电容COUT，UCC28070控制器，升压电感L1、L2，二极管D1、D2，功率开关管VT1、VT2和电流感应变压器T1、T2等组成。具体工作原理为：交流电源经过桥式整流器后，变为直流电压Vin，该直流电压值Vin提供了UCC28070控制器的输入电压采样值VVINAC；在UCC28070控制器没有启动前，该电路的输出电压值VOUT为输入电压值Vin经过一个二极管压降，此时输出电压值VOUT提供了UCC28070控制器的输出电压采样值Vvsense；在输出电压采样值Vvsense大于0.75V时，UCC28070开始启动，为Boost升压电路中mos管提供驱动，使电路正常工作。UCC28070芯片的14脚和17脚的驱动波形作用于两个参数完全相同的BoostPFC变换器单元，电路中两个功率开关管的PWM驱动信号相位相差180°，两个BoostPFC变换器单元工作在交错状态下，输入电流是两个电感电流相互叠加的总和。由于变换器的两个电感处于交错工作状态下，因此两个电感的纹波电流也处于交错状态下，两路电感电流在叠加的时候两者的纹波对消，从而减少了由升压电感及功率开关导致的输入电流纹波。但由于UCC28070固有的启动方式，使其输入电压范围在DC-DC应用中相对较窄，具体原因如下：1)UCC28070典型交错并联BoostPFC电路中要求VINAC和VSENSE有比例相同的分压网络；2)UCC28070典型交错并联BoostPFC电路中要求，该芯片的5脚为输入电压采样，直接采用电阻对Vin进行分压，分压所得到的值决定了输入电压的有效值等级，它根据输入电压采样将输入电压划分为8个部分，相当于是认为一个范围内的输入有效值是固定的，如图3所示；3)UCC28070典型交错并联BoostPFC电路中要求，该芯片的4脚为输出电压采样，直接采用电阻对VOUT进行分压，分压所得到的值决定了该芯片是否启机。综合以上三点可以看出，在典型应用电路中，开关电源的输入电压范围相对较窄。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是利用UCC28070采用Boost拓扑结构，设计了一款基于UCC28070的超宽输入电压范围DC-DC应用的交错式PFC电源，实现在DC-DC模式下开关电源的超宽输入电压范围。为了实现上述效果及其优越性，本创新采用的技术手段为，从UCC28070外围电路的输入电压和输出电压的采样逻辑入手，人为的改变UCC28070开机启动时的判断方法；原固有的UCC28070开机启动时采样电路的判断方法是依据UCC28070输出电压采样值的大小来判断芯片是否正常启机，并且根据UCC28070输入电压采样值的大小来判断开关电源输入电压的有效值等级，同时输入电压和输出电压的采样电路分压电阻的比例是相同的；利用上述UCC28070的采样值特点，将UCC28070的外围电路进行修改，如图1所示。电阻R1、R3和R1、R4分别串联以后并联接入UCC28070芯片输入电压端VINAC_28070处；R3和R4之间连接电容C1，R2、R4分别接地，R1、R3、电容C1分别连接+15V；R1、R2另外一端分别和正向导通的二极管Dvsense连接，二极管Dvsense的另外一端分别并联电容C2、电阻R5、R6和UCC28070输出电压端VSENSE；电容C2、电阻R5、R6、分别接地，UCC28070芯片的厂家为德州仪器-TI。二极管vsense的另外一端还并联有电阻RA1，电阻RA1接Vout。Vout为800V，RA1为1600kΩ，R5、R6为12kΩ，R3为20kΩ，R4为5.1kΩ，R1为22.1kΩ，R2为4.02kΩ。首先将输入电压采样电路进行屏蔽，使其输入电压在UCC28070开机启动时不参与闭环控制，采用外部供电的方法，使用分压电阻进行分压，得到的输入电压采样值VINAC直接影响开关电源输入电压的有效值等级(一般制作大功率开关电源时，输入电压采样值VINAC让其大于2.6V,使UCC28070的Kvff固定为3.857，此时输入电压有效值不作限制)；然后，将输出电压采样电路也进行修改，在原有输出电压采样电路上，增加一个外部供电的采样电路(两个外部供电电压可以采用同一个电压值进行设计)，该采样电路只有在UCC28070开机启动时有效，在开关电源设计的启动输入电压值前，使其UCC28070输出电压采样值VSENSE高于0.75V,从而实现在DC-DC模式下开关电源的超宽输入电压范围；与此同时为了保证该采样电路不对UCC28070反馈造成影响，通过分压电阻给此引脚施加了一个灌电流，并用二极管排除其对反馈的影响，在开关电源模块正常启机后，UCC28070将按照固有的控制方式进行工作。这时通过如图1所设计的UCC28070引脚的外围电路就可以实现在DC-DC模式下开关电源的超宽输入电压范围。附图说明图1为基于UCC28070引脚的外围电路；图2为UCC28070典型交错并联BoostPFC电路图；图3为输入电压采样值和输入电压有效值关系表；图4为UCC28070引脚的外围电路与UCC28070连接后，实现在DC-DC模式下开关电源的超宽输入电压范围。具体实施方式以下结合附图，对本专利技术上述的和另外的实施方式和优点进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施方式仅仅是本专利技术的部分实施方式，而不是全部实施方式。众所周知，在开关电源中常用辅助电源(辅助电源可以在UCC28070芯片工作前提供电压)，辅助电源是为电子产品内部各功能电路或其他外部功能电路提供所需能量的一种定制电源，目前经常用到的辅助电源拓扑有反激式辅助电源拓扑和正激式辅助电源拓扑等等；此次设计DC-DC电源中，我们用其中的反激式辅助电源为UCC28070提供电压，辅助电源输出电压设定为15V，如图三中所示；以上只是生成此供电电压的一种方式，也可以应用其他外部供电或内部供电，不限于此；为了使DC-DC本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于UCC28070实现超宽输入电压范围的方法，其特征为：将UCC28070的外围电路进行修改，电阻R1、R3和R1、R4分别串联以后并联接入UCC28070芯片输入电压端Vvinac处；R3和R4之间连接电容C1，R2、R4分别接地，R1、R3、电容C1分别连接+15V；R1、R2另外一端分别和正向导通的二极管Dvsense连接，二极管Dvsense的另外一端分别并联电容C2、电阻R5、R6和UCC28070输出电压端VSENSE；电容C2、电阻R5、R6、分别接地，二极管vsense的另外一端还并联有电阻RA1，电阻RA1接Vout，上述所有元件(包括Vout和供电电压)的数值；/n首先，将输入电压采样电路进行屏蔽，使其输入电压在UCC28070开机启动时不参与闭环控制，采用外部供电的方法，使用分压电阻进行分压，得到的输入电压采样值VINAC直接影响开关电源输入电压的有效值等级；/n然后，将输出电压采样电路也进行修改，在原有输出电压采样电路上，增加一个外部供电的采样电路，两个外部供电电压可以采用同一个电压值进行设计，该采样电路只有在UCC28070开机启动时有效，在开关电源设计的启动输入电压值前，使其UCC28070输出电压采样值VSENSE高于0.75V,从而实现在DC-DC模式下开关电源的超宽输入电压范围；与此同时为了保证该采样电路不对UCC28070反馈造成影响，通过分压电阻给此引脚施加了一个灌电流，并用二极管排除其对反馈的影响，在开关电源模块正常启机后，UCC28070将按照固有的控制方式进行工作。/n...

【技术特征摘要】
1.基于UCC28070实现超宽输入电压范围的方法，其特征为：将UCC28070的外围电路进行修改，电阻R1、R3和R1、R4分别串联以后并联接入UCC28070芯片输入电压端Vvinac处；R3和R4之间连接电容C1，R2、R4分别接地，R1、R3、电容C1分别连接+15V；R1、R2另外一端分别和正向导通的二极管Dvsense连接，二极管Dvsense的另外一端分别并联电容C2、电阻R5、R6和UCC28070输出电压端VSENSE；电容C2、电阻R5、R6、分别接地，二极管vsense的另外一端还并联有电阻RA1，电阻RA1接Vout，上述所有元件(包括Vout和供电电压)的数值；
首先，将输入电压采样电路进行屏蔽，使其输入电压在UCC28070开机启动时不参与闭环控制，采用外部供电的方法，使用分压电阻进行分压，得到的输入电压采样值VINAC直接影响开关电源输入电压的有效值等级；
然后，将输出电压采样电路也进行修改，在原有输出电压采样电路上，增加一个外部供电的采样电路，两个外部供电电压可以采用同一个电压值进行设计，该采样电路只有在UCC28070开机启动时有效，在开关电源设计的启动输入电压值前，使其UCC28070输出电压采样值VSENSE高于0.75V,从而实现在DC-DC模式下开关电源的超宽输入电压范围；与此同时为了保证该采样电路不对UCC28070反馈造成影响，通过分压电阻给此引脚施加了一个灌电流，并用二极管排除其对反馈的影响，在开关电源模块正常启机后，UCC28070将按照固有的控制方式进行工作。


2.如权利要求1所述的方法，其特征为：还包括：
为了使DC-DC开关电源，在应用UCC28070时，工作在超宽输入范围，我们从UCC28070外围电路的输入电压和输出电压的采样逻辑入手，让其在开机时从特定的采样回路采样，改变其原固有的UCC28070开机启动时的判断方法；采样电路原固有的的判断方法是依据UCC28070输出电压采样值的大小来判断芯片是否正常启机，并且根据UCC28070输入电压采样值的大小来判断开关电源输入电压的有效值等级，同时输入电压和输出电压的采样电路分压网络是相同的；
我们所增加的采样电路是辅助电源输出电压为UCC28070提供的，我们将特定的采样回路命名为SO；输...

【专利技术属性】
技术研发人员：张逾良，彭玉成，蒋东岩，焦凌云，逯曼，帅宁，田超，于红亮，杨飞，常振浩，
申请(专利权)人：石家庄通合电子科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13