篇一：UCC28019 中文资料
UCC28019内部结构如图1-2所示。
图1-2 UCC28019内部结构图
UCC28019具体功能介绍如下：
（1）系统保护
系统的保护使系统工作在安全工作范围内，系统保护主要包括软启动、Vcc欠压锁定(UVLO)、输人掉电保护(IBOP)、输出过压保护(OVP)、开环保护/待机模式(OLP/Standby)、输出欠压检测(UVD)/增强动态响应(EDR)、过流保护、软过流(SOC)、峰值电流限制(PCL)等。
（2）栅极驱动
栅极驱动输出具有电流最优化结构，可以以很高的开关速度直接驱动大容量MOSFET的栅极。内部的钳位电压将MOS-FET栅极上的电压钳位于12. 5V，外部所接的栅极驱动电阻RGATE限制了栅极驱动电路寄生电感和寄生电容的上升时间和阻尼振荡。通常在MOSFET栅极附近用一个lOkΩ的电阻对地连接，消除栅极杂散电容，防止无意的 dv/dt触发开通。
（3）电流环
系统电流环包括电流平均放大、脉宽调制(PWM)、外部升压电感和外部电流传感电阻等环节。从电流传感电阻检测到的负极性信号送人ISENSE引脚进行缓冲、反相放大后，得到的正极性信号通过电流放大器（gmi）进行平均，其输出即为ICOMP引脚，ICOMP
引脚上的电压与平均电感电流成比例，
该引脚对地(GND)外接一电容提供电流环路补偿并可对纹波电流进行滤波。平均放大器的增益由VCOMP引脚内部的电压决定，该增益设置为非线性，因此可以适应全球范围内的交流输人电压。无论芯片处于故障模式还是待机模式，ICOMP引脚均在内部接至4V电平。
脉宽调(PWM)电路将ICOMP引脚电压信号与周期性的斜坡信号比较，产生上升沿调制的输出信号，如果斜坡电压信号大于ICOMP引脚电压，则PWM输出为高电平，斜坡的斜率是内部VCOMP引脚电压的非线性函数。
由内部时钟触发的PWM输出信号在周期开始时为低电平，该电平会持续一小段时间，称之为最小关断时间(toff(min))，而后，斜坡电压信号线性上升，与ICOMP电压交叉，斜坡电压与ICOMP电压的交叉点决定了关断时间(toff)，也即Doff，由于Doff满足Boost拓扑结构的Dote=VIN/VOUT，而且输人VIN是正弦电压, ICOMP与电感电流成比例，控制环路会迫使电感电流跟随输人电压呈现正弦波形以进行Boost调制，因此平均输人电流也呈现正弦波形。
PWM比较器的输出送入栅极(GATE)驱动电路，芯片的驱动电路具有多种保护功能，栅极输出的占空比最高可达99%，不过始终要存在一最小关断时间。正常占空比工作时输出过压保护(OVP)、峰值电流限制(PCL)等，在每一周期均可直接关断芯片的栅极输出，欠压锁定(UVLO)，输入掉电保护(IBOP)和开环保护/待机(OLP/Standby)等，同样也可以关断栅极输出脉冲，直至软启动开始工作才恢复其输出脉冲。
（4）电压环
PFC预调节器双环控制的外环为电压环，该电压环主要包括PFC输出电压检测、电压误差放大和非线性增益等环节。 PFC预调节器的输出电压对地(GND)接一分压电阻网络构成电压环路的检测模块。分压电阻的比率由所设计的输出电压和内部的5V标准参考电压来确定。和VINS引脚的输人一样，VSENSE引脚上非常低的偏置电流容许选择很高的实用电阻值，以降低功率损耗和待机电流。VSENSE引脚对地(GND)接一小电容，可以有效滤除信号的高频噪声。需要注意的是，滤波时间常数应尽可能小于100us。
1.2.3芯片引脚说明
UCC28019采用8-Lead PDIP和8-Lead SOIC两种封装形式，其引脚排列如图1-3所示，UCC28019的引脚功能介绍如下：
图1-3 芯片引脚图
引脚1(GND)：芯片接地端。
引脚2 (ICOMP)：电流环路补偿，跨导电流放大器输出端。该端通过对地(GND)连接一个电容可以提供电流控制环路中的补偿和平均电流检测信号。如果该引脚的工作电压低于0.6V，控制器将停止工作。
引脚3(ISENSE)：电感电流检测。通过外部电流检测电阻提供电压输人，反映Boost PFC变换器的瞬态电感电流，该平均电压可以消除噪声和纹波的影响。软过流(SOC)保护有效地限制了平均电感电流。一旦峰值电压超过规定值，单周峰值电流限制(PCL)立即关断栅极驱动输出。该管脚通过对电流检测电阻外接一220Ω电阻，UCC28019的引脚排列阻可以有效抑制浪涌电流的涌人。
引脚4(VINS)：交流输人电压检测。当系统交流输人电压高于用户定义的正常工作电压或者低于掉电保护电压时，输人掉电保护(IBOP)动作。该引脚通过带滤波功能的分压电阻网络连接于整流器的主电路中。当VINS引脚的电压超过门限电平1. 5V时，芯片UCC28019将开始进行软启动。如果VINS引脚的电压低于门限电平0.8 V，控制器将处于关断状态。只有当VINS引脚和VSENSE引脚的电压均超过它们各自的使能电平时，控制器才会重新开始软启动并进人正常工作状态。
引脚5(VCOMP)：电压环路补偿。该引脚为内部跨导电压误差放大器输出端。该引脚经过外部阻容电路接地，构成电压环路补偿器。如果Vcc，VINS和VSENSE的电压没有达到门限电压值，V脚将被籍位于地(GND)电位。一旦Vcc，VINS和VSENSE的电压都超过门限电压值，VCOMP脚将被充电直至VSENSE引脚的电压达到其正常调制电压的95%。当动态响应增强时，额外的电流将会被注人该引脚以减小充电时间，该电流在软启动期间会受到抑制。软启动时间可以通过该脚外接的电容进行设。 引脚6(VSENSE)：输出电压检测。Boost PFC变换器的直流输出电压经过电阻分压器采样后接人该引脚，为了滤除高频噪声干扰，该脚对地外接一个小电容。当VSENSE引脚的电压低于使能门限电平0. 8V时，待机功能使控制器关断，并且VCOMP引脚放电。芯片内部VSENSE引脚与地之间串接了一个100nA的电流源，可以起开环保护(OLP)和管脚悬空保护功能。当VSENSE引脚的电压超过参考电压的105%时，输出过压保护(OVP)动作并关闭GATB(引脚8)输出。当电网或负载的波动导致VSENSE电压低于参考电压的95%时，增强动态响应(EDR)迅速将输出电压调整为正常调制电压。
引脚7 (Vcc):芯片工作电源。该引脚为芯片工作电源的输人端，并受内部的电源欠压锁定保护电路监控，如果Vcc低于开通门限电压10.5V，欠压锁定(UVLO)将会关断控制器，同样，如果Vcc的电压不低于欠压锁定(UVLO)的关断门限电平
9. 5V，芯片仍将继续工作。为防止高频噪声对电源的干扰，通常该管脚对地外接一个0.1uF的陶瓷电容，并且尽量靠近UCC28019芯片。
引脚8(GATE)：栅极驱动。推挽式栅极驱动，可以驱动外部一个或者多个功率MOSFET，提供1.5~2.0A电流驱动，输出电压被钳位于12. 5V。
篇二：ucc28019
基于UCC28019的高功率因数电源
0 引言
传统的AC／DC变换采用二极管全桥整流，输出端直接接大容量电容滤波器，造成交流电源输入电流中含有大量谐波。谐波电流对电网有严重的危害，不仅会使电网电压发生畸变，也会浪费大量的电能。随着电源绿色化概念的提出，功率因数校正得到了广泛应用。所谓功率因数校正，就是指从电路上采取措施，使交流电源输入电流实现正弦，并与输入电压保持同相。UCC28019是TI公司新近推出的一种功率因数校正芯片，(原文来自：wWw.xiaOcAofANweN.coM 小 草 范 文 网:ucc28019中文资料)该芯片采用平均电流模式对功率因数进行校正，使输入电流的跟踪误差产生的畸变小于1％，实现了接近于l的功率因数。本文介绍了UCC28019的内部结构、工作原理。在此基础上，设计了一种高功
率因数电源。
l UCC28019简介
UCC28019是美国TI公司最新的有源功率因数校正(PFC)芯片。该芯片采用平均电流模式对功率因数进行校正，适用于宽范围通用交流输入，输出为100W至2kW的功率因数变换器。该芯片开关频率固定(65kHz)，具有峰值电流限制、软过流保护、开环检测、输入掉电保护、输出过压／欠压保护等众多系统保护
功能。
1)UCC28019引脚功能
UCC28019的引脚排列如图l所示。
各引脚功能为：
?
?
?
?
?GND脚——地； ICOMP脚——电流环路补偿，跨导电流放大器的输出端； ISENSE脚——电感电流检测； VINS脚——交流输入电压检测； VCOMP脚——电压环路补偿，跨导电压误差放大器的输出端；
?
?VSENSE脚——输出电压检测； ?VCC脚——电源输入端； GATE脚——栅极驱动输出端；
2)UCC28019的内部结构
UCC28019内部结构图如图2所示：
3)UCC28019具体有以下保护功能
(1)软启动(SS)
(2)VCC脚欠压锁定(UVLO)
(3)输入掉电保护(IBOP)
(4)输出过压保护(OVP)／输出欠压保护(UVD)
(5)开环保护／待机模式(OLP／Standby)
(6)过流保护
4)栅极驱动
栅极驱动输出按电流最优化结构设计，可以以较高的开关速度直接驱动大容量MOSFET的栅极。芯片内部的嵌位将MOSFET栅极上的电压嵌位在12．5V，外部的栅极驱动电阻RGATE限制了栅极驱动电路
的寄生电感及寄生电容的上升时间，并且抑制了振铃，从而减少了电磁干扰(EMI)。
5)电流环路和电压环路
电流环路由芯片内部的平均电流放大器，PWM比较器和芯片外部的升压电感及电感电流检测电阻组
成。电压环路由芯片内部的电压误差放大器，非线性增益和芯片外部的输出电压检测电阻组成。
2 系统的工作原理
图3所示的电路方框图简单地描述了采用UCC28019作为控制芯片的有源功率因数校正的工作原理。栅极驱动信号由电流放大器的输出信号和电压误差放大器的输出信号经脉冲宽度比较器调制而成。当系统
处于准稳态时，有：
式中：M1为电流放大器的增益；M2为PWM波的斜坡坡度；Rsense为电感电流检测电阻；iLbst为电感平均电流；M(D)为升压变换器的电压转换比；M1、M2由电压误差放大器和芯片内部参考电压的差值决定，均可以控制输入电流的幅值，且两者的乘积满足一定关系。当系统处于准稳态时，输出电压为定值，M1、M2也为定值，故有控制环路强迫电感电流跟随输入电压波形以保持升压调节。又因为Uin为正弦波，
因此，电感平均电流同样为正弦波。
3 电路主要参数设计
图4为UCC28019典型应用电路原理图。
1)开关器件的选取
开关器件的最大峰值电流IDS_PEAK(max)可通过以下公式计算：
根据输出电压的最大值及最大峰值电流，选择相应的功率场效应管。
2)输入滤波电容的选取
在允许有20％的电感电流纹波IRIPPLE和6％的高频电压纹波UIN_RIPPLE的情况下，输入滤波电容的最大值CIN由输入电流纹波IRIPPLE和输入电压纹波UIN_RIPPLE(max)决定。输入滤波电容的值可通过
以下公式计算：
根据计算所得的电容值，选择相应的电容。
3)升压电感的选取
升压电感LBST在确定了电感峰值电流的最大值IL_PEAK(max)后作出选择：
升压电感的最小值根据最坏的情况(占空比为0．5)计算得出：
4)电感电流检测电阻的选取
在电感电流超过最大峰值电流25％时，ISENSE脚电压达到软过流保护阈值的最小值，RSENSE将触
发软过流保护。RSENSE可通过以下公式计算：
此外，为保护芯片免受冲击电流的冲击，在ISENSE脚处串联一个阻值为220Ω的电阻。
5)输出电容的选取
输出电容COUT通过满足转换器的延迟要求来计算。在一个线性周期内，tHOLDUP=l/fLINE(min)，电
容的最小值可通过以下公式计算：
6)电压反馈电阻的选取
为降低功耗并使电压设置误差达到最小，使用1MΩ作为电压反馈顶部的分压电阻RFB1，通过内部5
V的参考电压URR选取底部的分压电阻RFB2以满足输出电压的设计指标：
篇三：UCC28019详细计算参数
第三届“蓝电”杯电子设计竞赛
单相AC-DC变换电路（A题）
湖北工业大学蓝电中心
童剑 李杰 费恺
2014年3月6日
摘要
本设计以STM32单片机为控制器，采用了TI公司的UCC28019芯片，搭建了一个单相AC-DC变换电路。本系统由变压器模块、AC-DC变换电路、功率因数检测电路、功率因数调整电路和电流检测电路等组成。在实验装置的电源电路中，对电源的输出直流电压、直流电流和电源的功率因数进行了测量，并通过键盘对电源的输出直流电压进行设定。实验结果表明，当电源的进线交流电压和负载电流，在比较宽的范围内变化的时候，电源的输出电压能够保持较高的稳定性；具有过流和过压的保护功能。利用UCC28019功率因数校正功能，将电源装置的功率因数提高到了0.98以上，并能够将功率因数在0.8-1.0之间调整，达到了预期的目标。
关键词：STM32单片机、UCC28019、AC-DC变换、功率因数。
目 录
一蓝电杯题目..................................................................................................................................4 二方案论证与比较-------------------------------------------------------------------------------------------6
2.1 PFC模块-.........................................................................................................................6 2.2单片机控制电路..............................................................................................................6 2.3显示模块...........................................................................................................................6 2.4功率因数测量电路子系统电路.......................................................................................6 2.5电路保护模块...................................................................................................................7 2.6直流电源供电模块...........................................................................................................8 三理论分析与计算-------------------------------------------------------------------------------------------9
3.1功率因数测量方法---------------------------------------------------------------------------------9 3.2提高效率的方法及实现方案 .........................................................................................9
3.3系统整体框图......-------------------------------------------------------------------------------10 四功率因数主回路---------------------------------------------------------------------------------------...10 五 控制电路与程序控制............................................................................................................12 5.1程序的设计 ...................................................................................................................12 5.2程序的流程图.................................................................................................................12 5.3过流保护电路.................................................................................................................13 六测试方案与测试结果.............................................................................................................14
6.1测试方案........................................................................................................................14 6.2 测试条件与仪器..........................................................................................................14 6.3测试结果及分析..........................................................................................................15 附录一：高功率因数原理
附录二：UCC28019外围电路计算 附录三：作品实物
一蓝电杯题目
系统总框图
设计并制作如图所示的单相AC-DC变换电路。输出直流电压稳定在36V，输出电流额定值为2A。
2.1.基本要求
（1）在输入交流电压Us=24V、输出直流电流Io=2A 条件下，使输出直流电压Uo=36V±
0.1V。
（2）当Us=24V，Io 在0.2A～2.0A 范围内变化时，负载调整率SI ≤ 0.5%。 （3）当Io=2A，Us 在20V～30V 范围内变化时，电压调整率SU ≤ 0.5%。
（4）设计并制作功率因数测量电路，实现AC-DC 变换电路输入侧功率因数的测量，测量
误差绝对值不大于0.03。
（5）具有输出过流保护功能，动作电流为2.5A±0.2A。
2.2.发挥部分
（1）实现功率因数校正，在Us=24V，Io=2A，Uo=36V 条件下，使AC-DC 变换电路交流输
入侧功率因数不低于0.98。
（2）在Us=24V，Io=2A，Uo=36V 条件下，使AC-DC 变换电路效率不低于95%。
（3）能够根据设定自动调整功率因数，功率因数调整范围不小于0.80~1.00，稳态误差
绝对值不大于0.03
二.方案论证与比较
2.1 PFC模块
方案一：采用无源PFC电路。无源PFC电路不使用晶体管等有源器件，而是由二极
管、电 阻、电容和电感等无源元件组成。采用电感补偿方法使交流输入的基 波电流与电压之间相位差减小来提高功率因数，但无源PFC的功率因数不是很
高， 只能达到0.7～0.8。
方案二：采用有源PFC电路，有源PFC由电感电容及电子元器件组成，体积小，可以达到很高的功率因数，基本可以达到98%以上，但成本要高出无源 PFC一些。本电 路采用是UCC28019芯片。UCC28019的VINS采集整流后的 电压，通过ISENSE 端口采集电流来跟踪采集的电压，减小失真度。VSENSE端口检测反馈电压，在内部进行比较，从GATE端口输出电压，来驱动MOSFET开关管工作，而且内部具有过压过流保护功能。该芯片具有较强功率因数矫正功能，使用该芯片能使输入的电压、电流的信号的相位差大大减小，功率因数可以提高到0.98以上，从而提高电路有功功率。
通过比较两种方案，方案二能够更好的实现高功率因数电路的控制要求，故 采用方案二。
2.2单片机控制电路
方案一：采用通俗的51单片机，51单片机运用广泛，有良好的知识做基础，上手快，但是单片机内部不含ADC，电路需要外接A/D转换电路实现其功能。
方案二：系统采用stm32f103作为控制芯片，stm32f103内部有丰富的资源，6个8位并行口其中有两个有中断功能，12位的ADC，强大的定时器，大容量的RAM和ROM。Stm32单片机最大的特色就是超低功耗，适合低功耗的应用场合。
比较两种方案，方案二单片机系统更为强大，处理数据能力更强，所以选择方案二。 Stm32显著特点
1、ARM最新的Cortex-M3内核。优先级抢占的中断控制器，支持中断自动嵌套，硬件完成现场保护与恢复，中断嵌套时，只需保护和恢复一次现场，即使在恢复现场的时候再次中断也不需要再次保护现场，只需6个clk的调整时间。
2、居然只需7个滤波电容就能构成最小系统 3、外设的引脚居然可以重影射
4、RAM居然可以通过位绑定技术按位来访问