UCC28070A 交错CCM PFC的电感平均电流采样问题的思考

前言:TI的UCC28070A作为一款大瓦数CCM 交错PFC得到的非常广泛的应用,其中有一个非常大的优点就是两相电感的平均值电流采样和峰值电流保护仅使用一个电流互感器CT来采样实现,而不必在MOSFET的S脚上放采样电阻或者地线上放采样电阻,这样大幅度的优化了PCB布局,提升了交错PFC的可靠性。可见:

  因为CT放在这里仅采样了开关的ON电流,没有采样OFF电流,因此做峰值电流保护可以很容易的理解,但是如何根据采样峰值电流来模拟出电感平均值电流,进而使用该信号来进行平均值电流内环的控制呢?根据其主逻辑框图,可以看到电感平均值电流内环是使用两个跨导放大器来进行的内环控制,因此内环的被控信号一定就是具有电流下降沿的电感电流。那么它该如何做到呢?

最核心的问题,其实在于UCC28070A内部有个电流模拟功能,它根据电感ON电流的峰值来模拟出电感电流的下降沿,进而组合出具有上升和下降波形的电感电流瞬时值,用于平均电流的内环控制。

OK,现在问题出来了,TI是如何做到下降沿电流模拟的?

我的思考:电感电流下降沿是(VOUT - VAC)/L的斜率,它从IPK点以该斜率下降,而且在正常情况下上线性的。所以我们可以设计一由电阻设置的电流源,以产生模拟电感电流下降沿的斜率。然而对电感峰值电流的采样值做采样/保持到一个电容中存储,然后使用该设定斜率的电流源对其放电,就会产生出可以模拟的以电流峰值开始以设定斜率下降的OFF阶段电流波形。再看上式中的几个变量,NCT和RS用于计算CT的输出电压峰值,LB作为电感量,需要在下降沿斜率设定电阻上做斜率计算用。除此之外,电感的放电电压也需要得到明确,它是VOUT - VAC,这个放电的电压仅在VOUT大于VIN时有效,因此在规格书也提到当这个条件不存在时,斜坡模拟出下降沿斜率是0。

根据这些信息,可以建立simlpis模型,可见如下:根据AC输入和PFC输出电压和斜率设定电阻共同决定对CT的ISW电流峰值进行S/H工作,并存在到一个电容里面。然后在PWM OFF阶段以设定的斜率对电流峰值进行放电,从而模拟出电感电流下降沿趋势,最后在将其组合起来做一个小低通后输出。

可见运行:

可见,使用该方法得到的电感电流模拟输出,具有低失真度,高可靠性,在不同的负载电流下都能正常工作。其中的参数目前还可以进一步的优化和设计,如有错误恳请帮忙指正,本人能力有限,感谢观看,谢谢。

参考文档:TI UCC28070A DS

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