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特点
8针解决方案减少了外部组件
宽范围通用交流输入电压
固定65 kHz工作频率
占98%的最大占空比（典型值）。
输出过压/欠压保护
输入棕色输出保护
逐周期峰值电流限制
开环检测
低功耗用户控制待机模式
个应用程序
CCM升压功率因数校正功率转换器，功率范围为100W至>2kW
数字电视
家用电子产品
白色商品和工业电子产品
服务器和桌面电源
说明
UCC28019A 8针有源功率因数校正（PFC）控制器使用在连续传导模式（CCM）下工作的boost拓扑。该控制器适用于在100瓦至>2千瓦范围内的系统，可通过宽范围的通用交流线路输入。欠压锁定时的启动电流小于200μA。用户可以通过将VSENSE引脚拉到0.77 V以下来控制低功率待机模式。
采用平均电流模式控制实现了输入电流的低失真波形整形，无需输入线传感，减少了外部元件的数量。简单的外部网络允许对电流和电压控制回路进行灵活的补偿。开关频率是内部固定的，并在25°C时调整到优于±5%的精度。快速1.5 A峰值栅极电流驱动外部开关。
许多系统级保护功能包括峰值电流限制、软过电流、开环检测、输入棕色输出和输出过压/欠压。软启动限制启动期间的升压电流。修剪的内部参考提供准确的保护阈值和调节设定点。一个内部夹将栅极驱动电压限制在12.5V。
概述
UCC28019A是用于boost变换器的开关模式控制器，用于在连续传导模式下以固定频率工作的功率因数校正。UCC28019A需要很少的外部部件作为有源功率因数校正预调节器工作。其微调振荡器提供65 kHz的标称固定开关频率，确保传导EMI噪声频谱的基波和二次谐波分量均低于EN55022传导频带150 kHz的测量限值。
其紧密修剪的内部5-V参考电压提供了精确的输出电压调节超过典型的世界范围的85-265V交流电源输入范围从零到全输出负载。
调节分两个回路完成。在连续电感电流条件下，电流内环形成平均输入电流以匹配正弦输入电压。在轻载条件下，根据升压电感值，电感电流可能不连续，但尽管谐波较高，仍符合EN61000-3-2的D级要求。外电压环通过在VCOMP上产生电压（取决于线路和负载条件）来调节PFC输出电压，该电压决定了保持低失真稳态输入电流波形的内部增益参数。
功能框图
特征描述
软启动
软启动控制VCOMP的上升速度，以获得随时间变化的占空比的线性控制。电压环跨导放大器的输出VCOMP在UVLO、IBOP和OLP（开环保护）/待机期间被拉低。一旦故障条件解除，一个初始预充电源迅速将VCOMP充电至约1.9V。在该点之后，恒定的30μa电流被输入补偿组件，导致该引脚上的电压线性上升，直到输出电压达到其最终值的85%。此时，源极电流减小，直到输出电压达到其最终额定电压的99%。软启动时间由选择的电压误差放大器补偿电容值控制，并根据所需的环路交叉频率由用户编程。当输出电压超过额定电压的99%时，预充电电源将被中断，EDR不再被抑制。
系统保护
系统级保护功能有助于将转换器保持在安全操作范围内。
VCC欠压锁定（UVLO）
在启动过程中，欠压锁定（UVLO）将设备保持在关闭状态，直到VCC上升到10.5-V启用阈值VCCON以上。由于典型的1V滞后在紫外低电压以提高抗噪性，当VCC下降到V禁用阈值VCCOFF时，设备关闭。
紫外辐射
如果在短暂的交流线路断开期间，VCC电压降到偏置内部故障电路所需的水平以下，则UVLO条件使特殊的快速放电电路能够继续通过低阻抗放电VCOMP电容器，尽管VCC完全缺乏。这有助于避免在VCOMP电容器上仍有大量电压时交流线路返回时出现过大的电流浪涌。通常，这些电容器在失去VCC的150 ms内可以放电到小于1.2 V。
输入棕色输出保护（IBOP）
感测的线电压输入，VINS，为设计人员提供了一种设置期望的主RMS电压水平的方法，在该电压水平下，PFC预调节器应启动，真空开启，以及期望的主RMS电压水平下，它应关闭，真空关闭。这可以防止系统在棕出电压或低于棕出电压时不必要的持续运行，在棕出电压下，过大的线路电流可能会使部件过热。此外，由于VCC偏置不是直接从线电压中产生的，IBOP保护电路免受可能不会触发VCC UVLO关断的低线条件的影响。
输入失磁保护
输入线电压通过电阻分压器滤波器网络直接从整流交流电源电压感测，在VINS输入端提供一个定标和滤波值。当VINS降至（从高到低）0.8 V以下时，IBOP将使设备进入待机模式，VINSBROWNOUT_th。当VIN升高（从低到高）超过1.5 V时，设备将退出待机状态。来自VINS的偏置电流，IVINS V，小于0.1μA。当偏置电流这么低时，几乎不担心该电流流过传感网络所引起的任何设定点误差。应选择该网络的最高实用电阻值，以最小化功耗，特别是在需要低待机功率的应用中。请注意，较高的电阻值更容易受到噪声的影响，但低噪声PCB布局技术可以帮助缓解这一问题。此外，根据所使用的电阻器类型及其额定电压，RVINS1应采用多个串联电阻器来降低电压应力。
输出过电压保护（OVP）
VOUT（OVP）是指输出电压超过额定值的5%，导致VSENSE超过5.25-V阈值（5-V参考电压+5%），VOVP。正常控制回路被旁路，栅极输出被禁用，直到VSENSE降至5.25 V以下。例如，在额定输出为400 V的系统中，VOUT（OVP）为420 V。
开环保护/备用（OLP/备用）
如果输出电压反馈元件出现故障和断开（开环）输入的信号，那么电压误差放大器可能会使栅极输出增加到最大占空比。为了防止这种情况，一个内部下拉力VSENSE低。如果输出电压降到额定电压的16%以下，导致VSENSE降到0.8V以下，则该设备处于待机状态，即停止脉冲宽度调制开关，且该设备仍处于打开状态，但将待机电流消耗到2.9mA以下。此关闭功能还为设计器提供了使用外部开关拉低VSENSE的选项。
ISENSE开针保护（ISOP）
如果电流反馈部件失效并断开（ISO）输入信号（开环），那么PWM阶段很可能将栅极输出增加到最大占空比。为了防止这种情况，一个内部上拉电源驱动ISENSE高于0.1V，这样一个检测器强制一个状态，在该状态下，脉冲宽度调制开关停止，而设备仍处于打开状态，但将待机电流拉低到2.9mA以下。此关机功能避免了OVP中的连续操作和严重失真的输入电流。
输出欠压检测（UVD）和增强动态响应（EDR）
在正常运行过程中，PFC输出电压的小扰动很少超过5%的偏差，正常电压控制回路的增益驱动输出恢复正常。对于线路或负载的大变化，如果输出电压降超过-5%，则检测到输出欠压（UVD），并增强动态响应（EDR）以加快低带宽电压环的慢响应。在EDR期间，电压误差放大器的跨导增加约16倍，以将电压环补偿电容器充电至调节所需的电平。当VSENSE>4.75 V时，EDR将被删除。在软启动完成之前，EDR功能不会激活。
过流保护
电感电流由输入整流器回路中的一个低值电阻RISENSE感应。电阻器的另一侧与系统接地相连。感应电阻的整流器侧感应到电压，电压始终为负。ISENSE的电压被-1.0的固定增益缓冲，以向电流功能提供正内部信号。有两个过电流保护功能：软过电流（SOC）保护输出过载，峰值电流限制（PCL）保护电感饱和。
闸门驱动器
栅极输出采用电流优化结构，在高开关速度下直接驱动大值MOSFET栅极总电容。内部钳位将MOSFET栅极上的电压限制在12.5v（典型值）。当VCC电压低于UVLO电平时，栅极输出保持在关断状态。外部栅极驱动电阻器RGATE可用于限制栅极驱动电路的上升和下降时间，抑制由寄生电感和电容引起的振铃，并降低EMI。电阻的最终值取决于与布局相关的寄生元件和其他考虑因素。在栅极和接地之间，靠近MOSFET栅极的一个10-kΩ电阻放电杂散栅极电容，有助于防止意外dv/dt触发的导通。
电流回路
整个系统电流回路由电流平均放大级、脉冲宽度调制级、外部升压电感级和外部电流传感电阻组成。
ISENSE和ICOMP功能
电流感测电阻器的负极性信号在ISENSE输入端被缓冲和反转。内部正信号然后由电流放大器（gmi）平均，其输出为ICOMP引脚。ICOMP上的电压与平均电感电流成正比。在ICOMP管脚上加一个接地外部电容，用于电流环补偿和电流纹波滤波。平均放大器的增益由内部VCOMP电压决定。这种增益是非线性的，以适应世界范围的交流线电压范围。
当设备处于故障或待机状态时，ICOMP内部连接到4V。
脉冲宽度调制器
PWM级将ICOMP信号与周期性斜坡进行比较，以产生前沿调制输出信号，当斜坡电压超过ICOMP电压时，前沿调制输出信号是高的。斜坡的斜率由内部VCOMP电压的非线性函数定义。
脉冲宽度调制产生
在周期开始时，由内部时钟触发的PWM输出信号总是低启动。输出在最小关断时间内保持较低，tOFFômin，之后斜坡线性上升，与ICOMP电压相交。匝道ICOMP交叉点决定tOFF，因此DOFF。由于根据boosttopology方程DOFF=VIN/VOUT，并且VIN是正弦波形，并且由于ICOMP与电感电流成正比，因此控制回路迫使电感电流跟随输入电压波形以保持升压调节。因此，平均输入电流也是正弦波形。
控制逻辑
PWM比较器级的输出被传送到栅极驱动级，由装置中的各种保护功能控制。栅极输出占空比可能高达99%，但始终具有最短的关断时间tOFF-min。正常占空比操作可由OVP和PCL逐周期直接中断。UVLO、IBOP和OLP/Standby也终止栅极输出脉冲，并进一步抑制输出，直到SS操作开始。
电压回路
PFC控制器的外部控制回路是电压回路。该电路由PFC输出敏感级、电压误差放大级和非线性增益产生电路组成。
输出感应
从PFC输出电压到GND的电阻分压网络构成了电压控制回路的传感块。电阻比由期望输出电压和内部5-V调节参考电压决定。
与VINS输入一样，VSENSE输入端的极低偏置电流允许为最低功耗和备用电流选择最高实用电阻值。从VSENSE到GND的小电容器用于在高噪声环境中过滤信号。该滤波器时间常数通常应小于100μs。
电压误差放大器
跨导误差放大器（gmv）产生的输出电流与VSENSE处的电压反馈信号和内部5-V参考电压之间的差成比例。该输出电流对VCOMP引脚上的补偿网络电容器进行充电或放电，以建立适合系统工作条件的VCOMP电压。正确选择补偿网络元件可在整个交流线路范围和0-100%负载范围内实现稳定的PFC预调节器。总电容也决定了软启动时VCOMP电压的上升率，如前所述。
在任何故障或待机状态下，放大器输出VCOMP被拉至GND，以将补偿电容放电至初始零状态。通常，大电容器有一个串联电阻，该电阻延迟其各自时间常数（可能是几百毫秒）的完全放电。如果VCC偏置电压在UVLO后迅速消除，VCOMP上的正常放电晶体管将失去驱动力，大电容器上可能会留下大量的电压，从而抵消随后软启动的好处。UCC28019A包含一个无VCC偏置的并联放电路径，以在VCC被移除后进一步放电补偿网络。
当输出电压扰动大于±5%时，放大器将退出线性工作。在过电压时，OVP函数直接作用于关断栅极输出，直到VSENSE返回到调节的±5%之内。在欠压情况下，UVD函数调用EDR，EDR立即将电压误差放大器的跨导提高到约440μS。这种更高的增益有助于将补偿电容器更快地充电到新的工作电平。
非线性增益产生
VCOMP处的电压用于设置电流放大器增益和PWM斜坡。如前所述，该电压在内部缓冲，然后由SOC功能修改。
当VCOMP改变时，电流增益和PWM斜率一起调整以适应不同的系统操作条件（由线路电压和输出负载电平设置），以提供低失真、高功率因数的输入电流波形，跟随输入电压波形。
设备功能模式
此设备没有功能模式。
应用与实施
注意
以下应用程序部分中的信息不属于TI组件规范的一部分，TI不保证其准确性或完整性。TI的客户负责确定部件是否适合其用途。客户应验证和测试其设计实现，以确认系统功能。
申请信息
UCC28019A是用于boost变换器的开关模式控制器，用于在连续传导模式下以固定频率工作的功率因数校正。UCC28019A需要很少的外部部件作为有源功率因数校正预调节器工作。工作开关频率固定在65千赫。
内部5-V参考电压可在典型的世界范围的85VAC到265Vac电源输入范围内（从零到全输出负载）提供精确的输出电压调节。可用系统负载范围从100瓦到几千瓦。
调节分两个回路完成。在连续电感电流条件下，电流内环形成平均输入电流以匹配正弦输入电压。在轻载条件下，根据升压电感器的值，电感器电流可能会不连续，但仍然满足IEC 61000-3-2的A/D级要求，尽管谐波较高。外电压环通过在VCOMP上产生电压（取决于线路和负载条件）来调节PFC输出电压，该电压决定了保持低失真、稳态、输入电流波形的内部增益参数。
典型应用
使用UCC28019A的连续传导模式功率因数校正升压转换器的设计过程和组件选择。目标设计是为ATX电源应用设计的通用输入350-W功率因数校正升压转换器。此设计过程直接与UCC28019A设计计算器（SLUC117）电子表格绑定，该电子表格可在德克萨斯仪器公司网站上的UCC28019A产品文件夹的工具部分找到。
器件偏置在几种状态下工作。在启动过程中，VCC欠压锁定（UVLO）设置控制器的最小工作直流输入电压。有两个UVLO阈值。当超过UVLO开启阈值时，PFC控制器开启。如果VCC电压低于UVLO关闭阈值，则PFC控制器关闭。在UVLO过程中，器件所消耗的电流是最小的。装置启动后，启动软启动（SS），以可控方式增加升压电感电流，以减小外部元件的应力，避免输出电压过冲。在软启动过程中，在输出调节后，装置吸取其正常运行电流。如果遇到几种故障情况中的任何一种，或者如果设备被外部信号置于待机状态，则设备将消耗一个减小的待机电流。
布局指南
与所有的PWM控制器一样，信号管脚上的滤波电容器的有效性取决于接地回路的完整性。UCC28019A的引脚非常适合于将电源接地上的高di/dt感应噪声与足够抗噪性所需的低电流安静信号接地分离。只要在印刷电路板的接地平面上简单地切断，就可以在设备的接地引脚处实现星形点接地连接ISENSE、VINS、VCOMP和VSENSE上的电容器必须直接返回到接地平面的安静部分，由信号GND指示，而不是转换器的高电流返回路径，如电源GND所示。由于图34中的示例电路使用表面贴装元件，ICOMP电容器C10有自己的专用接地引脚回路。
