使用模拟控制器构建低成本无桥 PFC

在 PC 和服务器应用中，可以选择无桥功率因数校正电路 (PFC)，如图 1 所示，以满足80 Plus Platinum 或 Titanium的要求。

图 1. 无桥 PFC 电路的功率级。

与图 2 中的传统升压 PFC 相比，无桥 PFC 消除了桥式整流器和桥式整流器的功率损耗。对于400W 电源，在 120VAC/60Hz 输入下，桥式整流器的功率损耗高达 6W。由于桥式整流器的功耗，效率降低了1.5% ，这清楚地说明了为什么人们在有高效率要求时会考虑无桥 PFC。

图 2. 传统升压 PFC 电路的功率级。

图1中无桥PFC的开关S 1和S 2不能同时导通，使得无桥PFC常常需要复杂的驱动策略。C2000 Piccolo MCU或UCD3138等数字控制器通常用作无桥 PFC 的控制器。

数字控制器几乎可以用于您想要应用于电源的任何控制策略。它们还提供了实时读取电源运行信息的可能性。然而，使用数字控制器意味着更高的 BOM 成本。那些想要高转换器效率并且不需要通信接口的人可能仍然希望找到用于无桥 PFC 的低成本模拟控制器。图 3 中的半无桥 PFC是一种高效低成本 PFC 电路的选择。

图 3. 半无桥 PFC 电路的功率级。

半无桥 PFC将两个升压转换器与返回二极管相结合，以执行功率因数校正。正负半 AC 周期中的电流路径如图 4 所示。在返回二极管 D R1和 D R2的帮助下，开关 S 1和 S 2现在可以同时打开/关闭。我们现在能够将以下任何低成本标准模拟升压 PFC 控制器应用于半无桥 PFC：

· TI 模拟升压 PFC 控制器：

· UCC38051 – 转换模式 PFC 控制器。

· UCC28019 – 连续导通模式 PFC 控制器，固定频率。

· UCC28180 – 连续导通模式 PFC 控制器，可编程频率。

(一个)

(二)

图 4. 使用返回二极管运行的无桥 PFC：在交流周期的正半部分 (a) ;在交流周期的负半部分 (b)。

UCC38050和UCC38051是用于需要符合IEC 1000-3-2谐波抑制标准的中低功率应用的PFC控制器。控制器设计用于在过渡模式(也称为边界传导模式或临界传导模式操作)下运行的升压预调节器。它们具有用于反馈误差处理的跨导电压放大器、用于生成与输入电压成比例的电流指令的简单乘法器、电流检测(PWM)比较器、PWM逻辑和用于驱动外部FET的图腾极驱动器。在过渡模式操作中，PWM电路为自激振荡电路，导通由电感零电流检测器(ZCD引脚)控制，关断由电流检测比较器控制。此外，控制器还提供峰值电流限制、默认定时器、过压保护(OVP)和启用等功能。

UCC28019A 8引脚有源功率因数校正(PFC)控制器使用在连续传导模式(CCM)下工作的升压拓扑。该控制器适用于宽范围通用交流线路输入的100 W至>2 kW范围内的系统。欠压锁定期间的启动电流小于200μA。用户可以通过将VSENSE引脚拉至0.77 V以下来控制低功耗待机模式。使用平均电流模式控制实现输入电流的低失真波形成形，无需输入线感应，减少了外部元件计数。简单的外部网络允许灵活补偿电流和电压控制回路。开关频率在内部固定，并在25°C时微调至优于±5%的精度。快速1.5A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、输入失电和输出过/欠压。软启动限制启动期间的升压电流。经过调整的内部参考提供了准确的保护阈值和调节设定点。内部钳位将栅极驱动电压限制为12.5V。

UCC28180是一款灵活易用的8引脚有源功率因数校正(PFC)控制器，可在连续导通模式(CCM)下工作，以实现交流-直流前端升压预调节器的高功率因数、低电流失真和出色的电压调节。该控制器适用于在100-W至数kW范围内运行的通用交流输入系统，开关频率可在18 kHz至250 kHz之间编程，以方便地支持功率MOSFET和IGBT开关。集成1.5-A和2-A(SRC-SNK)峰值栅极驱动输出，内部箝位为15.2 V(典型)，能够快速开启、关闭和轻松管理外部电源开关，而无需缓冲电路。

使用平均电流模式控制实现输入电流的低失真波形成形，无需输入线感测，减少了外部元件计数。此外，控制器的特点是降低电流检测阈值，以便于使用小值并联电阻器来降低功耗，在大功率系统中尤其重要。为了实现低电流失真，控制器还具有修剪内部电流回路调节电路，以消除相关的不准确。

简单的外部网络允许灵活补偿电流和电压控制回路。此外，UCC28180提供了一个基于电压反馈信号的增强型动态响应电路，以在快速负载瞬态下提供更好的响应，无论是在输出过压还是欠压条件下。当电压反馈信号超过V-OVP_L时，UCC28180中提供的独特VCOMP放电电路被激活，从而使控制回路有机会快速稳定，并避免遇到过电压保护功能，因为PWM关闭通常会导致声音噪声控制软启动逐渐调节输入启动期间的电流和降低电源开关上的应力控制器中的许多系统级保护功能包括VCC UVLO、峰值电流限制、软过电流、输出开环检测、输出过压保护和开路引脚检测(VISNS)。经过修剪的内部参考可提供准确的保护阈值和调节设定点。用户可以通过将VSENSE引脚拉至0.82 V以下来控制低功耗待机模式。