完整版UCC28070设计思路.docx
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完整版UCC28070设计思路
出于应用要求,最近开发了一台基于UCC28070为控制芯片2500W的功率因数校正PFC。
输入电压:
85V-265V,输出390V。
PF:
0.9-0.99,效率:
≥96%输出功率最大3400W。
磁环电感采用2个40MM铁硅铝绕制电感量为300uH电感实物图如下:
输出电容用了3个330UF的电容,相对来说有点偏小,因为这版设计是配套1500W逆变器后级用在在线式UPS上面,加上逆变桥的电容就能达到要求了。
整机发热方面最严重的还是整流桥堆,目前采用的是2个25A600V的桥堆并联,设计时没想50A的桥堆用到到2500W的时候热量还是挺大的,总体来说整机功率管的热量要小于桥堆。
这是整机的一点不足之处。
需要单独加以小风扇给桥堆散热。
下面是整机工作时的输入电压和输入电流波形:
从图中可以看出电流波形已经基本正弦化,同步于输入电压。
图为PFC2个电感的电流波形:
2电感电流是交错180度的。
这里没有上传细节电感电流展开的波形,实际中
下图为高压直流输出的电流波形:
从图中可以看出电流为跟随市电电压100HZ的电流波形。
下面是整机的原理图的主要部分。
基于UCC28070-2KW功率因数校正PFC的应用设计整个设计参考TI给出的设计手册:
整个设计的开始,定义自己设计的要求:
因为本机没有采用SIC整流二极管,所以频率不能太高。
做到75KHZ为最高。
100KHZ
上面整机图片所用的是75KHZ的参数,此前做到100KHZ做过实验,普通快恢复在下发热量极大。
所以用快恢复做的输出二极管建议频率为38KHZ-75KHZ,本设计详细介绍63KHZ下各各参数的计算:
首先确定PFC2电感的电感量:
从图中计算公式上面的42.2uH为PFC电感的最低电感量,由于TI设计手册提到了电感的摆动,但是没有详细的计算公式,本人在网上也找不到相关资料介绍,所以这里凭经验选择250uH到300uH。
实际所采用的是300uH电感来做PF。
下面计算出3.3KW时输出电容的大小:
从计算中得到电容为2110uF。
面对功率器件选型,首先要计算出整机最大工作电流:
图中可以看出,MOS管的峰值电流达到53A,平均电流17.56A,所以要选择合适的功率机器,一般选择1.5-2倍的余量来设计,本案例中用到2只FQA28N50并联来做。
当然也可以用其它型号单只MOS来做。
下面是输出整流二极管的选型:
我们可以选择10A-15A或以上二极管来做,本案例中利用了现有的RHRP30N60来做。
面对电感电流检测互感器CT的设计:
本案例中使用1:
200匝比的互感器,输出峰值电流为250MA。
从TI手册设计公式计算得到大约1:
550的匝比,就方便而选型,我这里用到1:
200。
而
且TI手册推荐互感器匝比在50-200之间。
所以我这里没有用到公式来选型。
根据计算,整流二极管的耐压不得低于115V。
那么我们选型就有个标准参考了.
聊IE哺诜择備藍(VeIFF)只需普调嵯申*阳RoARoB⅛加一牛足移的E⅛i⅛≡⅛压的S⅛⅛l止电流畐JS电阻的虚假电荒拴刖信号的存在。
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实麻送用标號⅛fi320Ωi⅛tΓ计算。
Γ^⅛ ^! A-料®_7: 一~一t实际逶用⅛lf⅛ftl⅛1K0 RJA: ・IKSi CTZT"nF 卖际选用标准电⅛680nF CPAMSfiOnF 面对电压反馈量的计算,得到分压网络的电阻值: 面对电压反馈比较起输出端的电压环路进行设置: 通过计算,我们按照标准原件值来选择得到: RZV=100k,CPV=1.5NF,ZCV=1.5UF(利用1uF和474来并联得到)下面对RSYN电阻计算进行选型: 面计算出IMO电阻的值: 阴o电阻U勤字量化通用乘数线应用公式设计; : =N VIn_AC;=0.76V KVF=M0.398V IbIo: = 17∙10^6A'VIn-AC(V^^・IVL逊切∙μA 0.76V-∣Ra+RBl VI二=70-V 2.5i∙V Ll^POIjr√2 VZ= Il■V1 V2 ^IHO: = 选择20KQ⅛准电阻fit⅛JIMO⅛阻: Bim■-20ku F面我们对CAO的各项原件值大小进行计算: 通过计算,我们很容易得到RZC,CZC,CPC元件的值。 面我们对软启动时间对软启动电容值进行选型: 面我们对降低EMI干扰的频率抖动参数进行计算: 总结: 通过一些列的计算,是不是把复杂的原件变得简单化。 之前这台PFC在设计过程中,正式因为想偷懒,没有计算,导致我折腾很长时间。 这次把自己的设计过程跟大家分享,就是不想大家在设计过程中走太多弯路。 本人对PFC研究不 深,如有什么不足之处,希望大家能及时指正。 一起共同学习。
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