ETC UCC18500

∶
夂 缓Ⅱ
^△
-24-
2O00年 第4期 20OO年 4月
《8外 电弓毛岳件》
●新 特 器 件 应 用
UCC18500系
到
BiCMOS PFC/PWM
徂 合控 制 器 殷 焱 用
山东省临沂市电子 工业局
北京智千里科贸有限公 司
毛兴武 迟玉红
压 Combinatiθ n
UCC18500FalrlⅡ y BiCMOs PFC/PW⒈
一
Controller and Its AppⅡ cation
Mao Xingwu Chi Yuhong 彐■■■口0
摘要 :简 要介绍了 目前开关电源 中 PFC与 PWM组 合 IC的 发展现状 ,重 点介绍了 UCC185O0家 族
BiCMOS PFC/PWM组 合 IC的 特点、原理及应用。
关键词 :PFC/PWM组 合 IC;UCC18500;开 关电源
文章编号 :10O6-⒆ 77(2000)O+-OO⒛
分类号 :TM呢 1.5
文献标识码 :B
电子信息产业和现代家用电器的飞速发展为开
关 电源 (sMPS)产 品提供 了广阔的市场 。为使
SMPs小 型化 ,PWM与 功率开关 (MOsFET)组 合
IC及 PFC/PWM组 合 IC应 运而生 ,并 且成为-种
发展趋势。本文仅对 以 UCC1ss00家 族为代表 的
‘
PFC/PWM组 合 IC作 重点介绍。
1.PFC/PWM组
合
IC发 展 状 况
功率因数校正 (PFC)控 制器 IC始 于 ⒛ 世纪
gO年 代中期 ,进 人 9O年 代后获得长足发展。以 PFC
控制器为中心的 PFC预 调整器被置于全波獾流器
和平滑滤波的中高压铝电解电容器之间 ,实 际上构
成了一个 DC△ DC变 换器。
传统的 sMPs由 于未采
最少 的
-O3.
PFC/PWM控 制 器 。西 门子 公 司 生 产 的
TDA1调 8也 是 1999年 年初上市的产 晶 ,该 IC可 以
组成不 同模式 的 PFC拓 扑 ,应 用灵活性较大 。表 1
列出的 IC已 在 PC、 彩电和监视器等产品盯 SMPS
中获得应用。
2.UCC18500系 列 PFC/PWM组 合控
制器
UCC1ssOO系 列 PFC/PWM组 合控制器是新
近推 出的 BiCMOs系 列 IC,表 2列 出了其 主要 型
号、
使用温度范 围、
欠压锁定 (UVLO)门 限范 围 以及
封装形式等参数 。
由表 2可 以发现 ,UCC× 8500/UCC× 8502有
PFC技 术 ,AC输 入 电流谐波含 蠹 不 能满 足
mC5“ -X修 订版本 )和 IEC1000・ 3-2等 标准要
一个较宽的 PFC-uVLO门 限 (16V/!OV),适 合 于
自举偏置 电源工作 ,而 UCC× gs01/UCC× 甾 O3带
求 ,系 统功率因数难 以提高到 0.7以 上 。新一代
sMPS的 研究焦点为抗谐波技术。解决这∵课题的
途径是采用有源滤波 ,也 就是有源 PFC方 案。
为减少元件数 目,减 小 PCB板 面积 ,使 SMPs
趋于小型化并减轻重量 ,集 PFC与 PWM控 制器于
有较窄的 UVLo范 围 (10.5V/10V),这 对 于 固定
偏置 工 作 更 加适 宜 。对 于 PWM级 雨言 ,UCC×
同一芯 片 上 的组 合 IC就 倍 受人 们 的青 睐 。在
UCC1gs∞ 家族 ⅡCMOs PFC/PWM组 合 IC阃 世
之前 ,微 线性 1线 性技术和西门子等公司已经陆续推
出工些此类二合ˉ IC,其 代表性产品如表 1所 列。
2.1UCC1gsO0系 列 PFC/PWM组 合 IC的 内郜结
用
在表 1所 列的 IC中 ,只 有微线性公司于 19g9
年年初推出的 ML4803采 用 8脚 封装 ,是 目前引脚
UVLO门 限范 围较窄 ,而 UG
C× SsOz/UCC× 8503则 带有较宽 的 UVLo门 限
gs00/UCC× Bs01的
范围占
构及主要功能特 点
UCC1s500家 族 ⒊CMOs组 合 IC主 要 包 含平
均 电流型 PFC拄 制器和峰值 电流 型 PWM拄 制 器
两部分 。PFC控 制器主要 曲带 7.5V爹 考 的低失调
电压放大器 、
宽 电流范围的线性乘法器 、
带噪声裳减
Ⅱ呷宵艹Ⅱ△$∷ 屮ˇ
UCC185∞
系列
表
6:::
咖
LT1508
LT1sO9
1 PFCmM组
PFC/PWM
型号
℃=f「wM=300
fPlr=f~=3∞
20月却D1P
f日
MHsO3-1
ML/803-2
ML0824-1
幽 824-2
ML4826-1
w=67
砥
=臼 ,f~=130
8脚 PDIP
8脚 sOIC
fPFt・
=fPwkI=5oo
“ 脚 DIP
fPFr=25o,岛 wNj=500
1s脚 sOIC
fH℃ =私 啷
M=50Cl
20脚 DIP
fPIr=250,纬 屮M=500
⒛ 脚 ∞ IC
MLn827-1
ML0827-2
fPFr=弘 w=5∞
16卩 甲PDIP
‰℃=2sO,纬 屮M=sO0
16脚 sO1C
ML0841
fH℃ =250,弘 叩M〓 sOCl
b四
L4826-2
“ 脚 DIP
20肚 9sOIC
结构 的低 失调 电流放大器 、PWM比 较器 、
振荡器锁
存 器 和大 电流推拉式
埤值 PWM
翰出电流(A)
PFC拓 扑类型
生产商
(公 司)
单端
1,o
升压 或 回扫
连续或 断续
西 冂子
平均 电流升压
线性技术
1.5
推挽
⒛ 脚 D1P
fPFc=f「
驱动类 型
PWM籀 出
⒛ 脚 P-DIP
⒛ 脚 P-Ⅸ D
c=纬 qM=20ll
2,o
单端
1.o
平 均 电 流 升压
微线性
单端
o。
5
平均 电流升压
微线性
推挽
0.5
平均 电流升压
微 线性
单端
o,5
平均 电流升压
微 线性
推挽
0.5
平均 电流升压
微线性
接近于 1的 功 率 因
MOSFET栅 极驱动器等部分
数
V^OUT
;
值 电流和功率 限制 。PWM控 制器主要包含峰值 电
流 限制 比较器 、电流检测 比较器 、
软启动与 占空 比限
电流型控 制可 实现
第 二 级 DC-DC步
制 电路 及 栅 极 驱 动 器 输 出级 等 。 UCC1sS00系 列
降变换 器 的功 率转
PFC/PWM组 合 IC的 引脚排列如图 1所 示 ,内 部
换
UCC18500家 族 PFC/PWM组 合 IC的 主要特
(1)利 用平均 电流型控制可对 AC输 人 电流波
茭
型号
温度范围(℃
?∶
)
CT
VERR
pKLⅡT
IsE"sE2
ss2
VCC
GTl
CT2
PVRCⅡ D
;
图 1 引脚排列图
,
1K℃ 18500系 列 PFC丌 、/M组 合 IC主 要 型 号 及 参数
V∞ 导 通
PpC-1几△0 PWM导 通参考 PWM-⑾
门限(V)
滞后(V)
门限(V)
滞后(V)
6
6.75
0,5
6.75
1.2
16
1θ
.5
6
6.75
ˉ’
o.5
6.75
3
UCC285Cltl
16
6
6.75
1.2
UCC2s501
10.5
θ。
5
6.75
1.2
1,6
6
6,75
10.5
o.5
6,75
3
16
6
6,75
1.2
10.5
o,5
6,75
1.2
16
6
6,75
3
10.5
o,5
6.75
3
tXDC28502
⑽
o~85
:503
UCgssClCl
⑽
:50I
Uα385θ2
1J0C38503
0-ˇ
70
关
封装
0‘
I6
10.5
U(∶ (lI8503
PFC与 PWM开
;
UCC1s501
UCCls502
1sEⅡ sB1
C^OUT
UCC18~sCXl
5-125
MOUT
CND
术进行前沿 /后 沿调制 从 丽使
之间的交迭达到最小
形进行 整形 ,以 保 持与 AC输 入 电压的一致及获得
1^C
oVP/EN^
用 smart syn严 技
:
VFF
VsEⅡ sE
(3)为 减 少输
出纹波 电流 ,可 采
结 构如 图 2所 示 。
VREF
RT
(2)利 用 峰值
组 成 ,附 加 的功能包括过电压保护、
零功率检测及蜂
点有
-25-
合控 制 器及 应 用
合控制 1C代 表佳产品
封装形式
最 高频率 (k呢 )
-盯
BiCMOs PFC/PWM纽
J-CD1P
N-PD1P
IDW-sOIC
N-PDIp
DW-sC江 C
N-PDIP
DW-soⅡ C
∶
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-26-
《o外 电 各竞予 件》2Ooo年 第 4期 zOfJθ 年 4月
Vε RR
IsEXsE2
笫 二 级 软 启 动
1.5V-丬
=′
1VLo
``ENAB1E
lbV/10
1.5V 1 3
电玉 误 差
攻 大器
8Ⅳ 叫、
`PF∞
vP
Ⅲc
Τ
MlRROR
cLK1 I
2;1
IsENsEl C^OUT
图2
VAC
GⅡ D
85~260V
l
l
CLV跚
RT
CT
uCc185oo家 族 PFC/PWM组 合控制 器内部结 构框图
ⅤcC BIΛ sCURREWT
吧
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R27
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BL
vAOuT
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MOUT
RT
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GND
1AC
VFF
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sGND
VBRR
1sENsE2
D
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R9
ⅤREF
:c:
sσ
PCWD
M
IsENsEl
PCND
ο
VsENsE
GT!
GT2
0VP/E、
c2:
:
sGWD
ND
H11^V1
V3
IsENsE2
图3 用UCC3o50作 为PFC/PWM控 制器的 ⒓OW离 线开关电源电路
(4)具 有 Ac输 人 电 前馈功能
,在
压
AC输 人电
压变化时可倮持檎人功率恒定 ,从 雨使 AC输 人电
压范 围可达 ss△ 265V。 并且无需 电源选择开关 ,适
于全球 市 电电源供 电要 求
;
~(5)振 荡器频率可 由外接定时元 件 RT、 CT编 翟
确定(姑 ∞=0。 ”S/(RTcT));
(ω 启动 电流小 ,第 二级同
步化软启动和第二级
关闭可编程 ,在 sO%占 空比下栅极驼 k下 转 3g页 )
|扌
硼
(上 接 “
页)动 电流达 1A。
2.2典 型应用
用 UCC385OCl作 为
和 第 二 级 输 出驱 动 器 电压 来 实 现 过 电压 保 护 功
能 。 U1脚 14为
PFC/PWM控
制器的
120W离 线 式 sMPs电 路 如 图 3所 示 ,该 SMPS
的 AC输 入 电压 范 围为 “ ~%0V,输 出为 ⒓V/
PFC蜂 值 吨 流输 入 ,用 来 完 成
PFC峰 值 电流 的 限制 功 能 :∷
R3与 C10为 U1的 V乩 启 动元件 。只要 PFC
变换器开始工作 ,由
L1的 副绕组 、D6与
D7、 C12与
10A,线 路 功率 因数 达 0.” 5以 上 ,AC输 人 电流
C20及 R10等 组成的泵 电源 即可为 ‰ 脚提供 工作
谐波畸变率
电压和电流。
TMD≤ 5%,在
满载下的效率
η≥ 9S%。
UI的 脚 10(GT2)输 出 的 占空 比被 限制 在
,由 UCC385flfl的 PFC控 制 器 及 引 脚
18(IAC)、 19(VFF)、 17(MOUT)、 3(VSEsE)、
16(IsENSE)、 14(PKLMT)、 2(RT)与 5(CT)及
12(Gt、 1)脚 上的外接元件和升压 电感 1'1、 PFC
sO%以 下 ,该 脚输 出 PWM脉 冲通过 变压器 T2耦
P「 C变 换器跟随的第
合后 用 来驱 动 Q3、 Q4开 关 。
二 极 DC-DC正 向变 换 器 通 过 TI进 行 隔离 。次
边 DC输 出电压经 R⒛ 、R⒛ 和 R⒛ 分压 采样后
功率开关 Q1、 升压 二 极管 D1等 纽成 平均 电流
型连续 传导模式 (CCM)PFC预 变换器 c RI为 电
流检测 电阻 ,UCC38500的 18脚 用于检测 AC输
人 电流 ,在 19脚 通过 IAC流 人外 部的单极 点滤
输入到
图 中
波器产生 一个 AC输 人电压前馈信号 V"。 有源
PFC升 压变换器 DC输 出电压 (ss5V)被 U1的
3脚 检测 ,通 过调节 12脚 (GTo输 出驱动 PWM
占空 比 ,可 保证 PFC变 换器 DC输 出电压的恒
定 。Ul脚 4通 过检测 PFC变 换 器 DC输 出电压
ˉ
夕
∴
¨确
∫
婴 ∷∵
i∶
U2的 脚 7。
U2内 部 的误 差放大器后
由脚 3输 出驱动 信 号 ,再 经 U3隔 离放大 ,馈 送到
tJ1的 脚 7。 通过调节 U1输 出 的 PW、 I占 空 比 ,子 J
使 SMPs的 DC输 出 电压保 持 稳定 p
Q4源 极 串联 电阻 R乃 为电流检测元件 ,U1在
经过
接收到 R犭 上的检测 信号后 ,可 实现第 二级
DC-
DC变 换器的峰值 电流控制功 能。
咨询编号 :000010
羽”
Ⅱ∷勰 夂、
ˇ祜Ⅱ9.1砷
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“Ⅱ
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