CBB-830／NPF-2001 交错并联式PFC控制板硬件详细设计说明书2

交错并联式PFC控制板CBB-830/NPF-2001硬件详细设计说明书<V1.0>文档编号：修订历史记录版本日期说明作者V1.02012-12-24杨小村

目录1. 说明 41.1. 目的 41.2. 适用范围 41.3. 术语 41.4. 参考资料 42. 概述 42.1. PFC原理及芯片介绍 42.1.1PFC芯片控制原理 42.1.2PFC芯片引脚介绍 52.2. 原理框图 63. 单元设计 63.1. 电压采样电路 63.2. 电流采样电路 83.3. 输入欠压保护 93.4. PFC接口 103.5. Layout布局注意 104. 电源和接地 114.1. 电源 114.2. 接地 115. 散热 116. 安装固定 116.1. 安装固定方式说明 116.2. 外形尺寸 116.3. 固定 116.4. 接插件、端子位置 117. 成本计算 128. 技术难点 139. 附录 13说明目的本文档为模块交错并联式PFC控制项目的硬件详细设计说明书，它在概要设计说明书的基础上，对交错并联式PFC控制板进行了实现层面上的要求和说明。适用范围该文档为研究组的设计文档，只提供给研发部内部成员。术语参考资料《UCC28070datasheet.PDF》《UCC28070应用手册.PDF》概述模块通用交错并联式PFC控制板为交错并联式Boost电路提供控制信号，使Boost输出电压稳定在400V。模块通用交错并联式PFC控制板由三大部分组成，包括输入输出电压采样，两路电流采样、两路驱动电路。PFC原理及芯片介绍2.1.1交错并联式PFC芯片控制原理交错并联式PFC控制器的PWM控制由德州仪器（TI）的16引脚的InterleavingCCMPFC控制芯片UCC28070实现。与传统PFC控制器不同的是，UCC28070可实现双路交错式PFC控制。其开关频率可以修改调试，由芯片外部的电阻设定。该电路中有三个控制环路，一个是电压环路，一个是A路电流环路，一个是B路电流环路。R1，R2（包括主板上的分压电阻）构成了输出电压采样电路；RA，RB（还有主板上的分压电阻）构成了输入电压采样电路C4，C3，C15，R5构成输出电压环；R38，R39，R47，C34为A路电流采样信号处理电路，同时R53，D22，D21，C36，R51为A路电流的斜坡补偿电路；R49，R50，R48，C33为B路电流采样信号处理电路，同时D1，D2，R52，C35，R54为为B路电流的斜坡补偿电路；R8，C10，C11为A路的电流补偿电路；R7，C9，C8为B路的电流补偿电路；UCC28070可通过电流互感器进行电流采样，经采样电阻和滤波电路后得到电流采样信号输入到IC内部，并IC内部电路对该信号进行下降沿拟合，使得该信号与流过PFC电感的电流拟合而进行准确控制。输出电压通过输出电压环路进行稳压控制；A路的电流采样电路，A路的电流斜坡补偿电路和A路的电流环一起构成了A路的电流整流控制电路；B路的电流采样电路，B路的电流斜坡补偿电路和B路的电流环一起构成了B路的电流整流控制电路；A路和B路的驱动和采样信号相隔180度，这样可以实现输出交错式，并在输出纹波上可以实现部分抵消和频率倍增，减小输出纹波的效果；2.1.2PFC芯片引脚介绍UCC28070封装有TSSOP20和SOIC20两张封装供选择，目前选用的是SOIC20封装原理框图UCC28070UCC28070A路电流信号B路电流信号交流输入电压采样输出电压采样B路PWM输出A路PWM输出功能说明：直流电压采样：主要实现将输出电压分压后与UCC28070内3V基准进行比较，以便稳定输出电压，同时为PFC电压环提供输出电压采样信号。交流输入电压采样：可用于输入电压前馈和电流环控制；电流采样：主要实现两路电感电流的采样，同时为过流保护、电流环控制提供电流信号。PWM输出：主要实现PWM信号的输出。单元设计输出电压采样电路功能、性能：稳定PFC的输出电压。原理框图：（见图1）图1图2根据UCC28070datasheet可知，UCC28070内部电压环基准电压为3V，因此可求出输出电压Vout.输入电压采样电路功能、性能：输入电压前馈和电流环路控制原理框图：该部分电路的原理框图间上面图2.参数取值：该部分电路的电阻取值与输出电压采样电路电阻的取值一致。

电流采样电路原理框图：原理说明：PFC采样电流CSA、CSB经采样电阻采样后得到电压信号，该信号经RC滤波电路后得到干净电压信号，输入UCC28070的CSA、CSB脚。该引脚脚为过流保护、电流环控制提供电流信号。电流采样电阻的计算方法如下：PWM输入功能、性能：输出PWM波形，为两路PFC电路的MOSFET提供驱动信号。。原理框图：电路说明：UCC28070的驱动能力为±0.25A（连续）/±0.75A（脉冲），该驱动电流对于目前常用的低Rdson，高Ciss的CoolMOS的驱动能力严重不足，建议采用驱动芯片或者增加图腾柱式的驱动方式，这里采用驱动芯片来增加其驱动能力。

PFC接口交错并联式PFC控制板接口如下：CSA、CSB为输入PFC路的电流采样信号；+12V为UCC28070供电，同时也为板上其它处供电；GND-P是交错并联式PFC控制板的地，此地与PFC电路的地相接；VINAC是输入交流电压采样信号端；VSENSE是输出直流电压采样信号端；DRA、DRB为PWM输出驱动信号。Layout布局注意为了避免功率地对控制地引入干扰，在Layout时，控制地要按如下要求来做：CSA、CSB为电流采样信号，经采样电阻后产生的电压信号易受干扰，需加强保护和屏蔽；PWM信号为高频脉冲信号，需要与板上的其他信号分离开来，避免产生干扰；解藕电容要靠近VCC,越近越好；输入输出电压检测处的电容要靠近VSENSE脚，以便减小噪音；该PCB板的内层需要整板铺铜已加强屏蔽。电源和接地电源+12V电源：直流电压；输入电压：+12V±5%；接地+12V电源与PFC电路共地。散热安装固定安装固定方式说明单板设计，立式插装，满足机箱设计要求。外形尺寸长方形，高为30mm，宽为43.2固定16Pin,2.54mm端子直接焊接在主功率板上。接插件、端子位置端子离板底高度约为2.5成本计算单板成本预算分为三个方面：物料成本；PCB板成本；PCB打样工程费。元器件物料成本元器件中几款主要芯片为免费申请样片，其中包括：交错并联PFC控制芯片UCC28070，单价约$1.95；驱动芯片UCC27324，单价约$0.65元主要使用的元器件为公司已有物料包括：0603电阻电容1206电阻电容16Pin2.54mm连接器二极管LL4148元器件成本总价约为2元。PCB板成本PCB印制