UCC28019A LED照明應用負載動態(tài)性能優(yōu)化解決方案
Vcomp的Iin擾動,可得到:
其中
。使用MathCAD表達式如下:
圖4 Vcomp下m3(Vcomp)曲線
由(8),我們知道,
取決于
的穩(wěn)定值,其表明某種穩(wěn)定工作狀態(tài)下,Iin電流仍然受到這些參數(shù)的擾動。這同時也表明,Vcomp快速變化以后PFC電流響應迅速。
從前面分析,我們可以得出這樣的結論:如果在注入某個Vcomp擾動時PFC電感電流必須有一些小變化,則同時必須降低
的值。但是,在實際功能優(yōu)化設計過程中,這很難控制。因此,標準解決方案依賴于整個電壓環(huán)路閉合時Vcomp變化降低的程度。
3.2 UCC28019A負載上升期間UCC28019A Vcomp變化根本原因分析
UCC28019A產品說明書對其電壓誤差放大器的描述如下:
圖5電壓環(huán)路內部原理
當5%以上的輸出電壓擾動出現(xiàn)在VSENSE輸入時,放大器脫離線性運行。在欠壓狀態(tài)下,UVD功能調用EDR,其立即將電壓誤差放大器跨導從42µs增加至440µs。這種高增益促使補償電容器更迅速地充電至新的工作電平。這表明,EDR產生大量的Vcomp充電量,從而極大提高Vcomp升壓,特別是當輸出電流急劇增加時。所以,如果根據EDR功能要求降低Vcomp影響,則必須在可能的情況下,稍微提高電壓環(huán)路響應速度,以避開UVP點。如圖6所示,我們必須稍微降低電壓反饋電路(通常為Ccv2)響應速度,使其稍快于環(huán)路響應時間。
圖6電壓反饋補償環(huán)路
3.3 UCC28019A控制器降壓期間PFC電感電流噪聲分析
在大多數(shù)情況下,PFC負載下降過程中可能會出現(xiàn)PFC電感噪聲。實驗表明,當輸出OVP被觸發(fā)時出現(xiàn)這種電感噪聲。另外,如果OVP保持被觸發(fā)狀態(tài)則這種噪聲可能會存在相當長一段時間,特別是當負載被切換至輕負載模式時。因此,噪聲會與輸出OVP保護模式緊密相關。
產品說明書稱,UCC28019A擁有非常簡單的OVP保護模式—如果OVP保護被觸發(fā),則其直接關閉驅動器。但在實際實驗中,我們發(fā)現(xiàn),驅動器在這種狀態(tài)下出現(xiàn)異常,并且電感電流也有一些異常高峰值電擊。
許多實驗表明,Vcomp隨這種過程非常緩慢地下降。如果縮短該降壓時間,則噪聲減少。因此,一種好的解決方案是,當OVP被觸發(fā)時,使用一些外部方法來對補償電容器快速放電。一旦Vcomp電壓下降,輸出也脫離OVP電平,并且不再存在噪聲問題。
3.4 UCC28019A負載下降期間PFC電感電流噪聲解決方案
正如3.3小節(jié)所分析的那樣,有一種方法可以快速地降低Vcomp電壓。在一些情況下,這不會存在嚴重的問題,因為我們選擇了小值補償電容器,噪聲不那么明顯。但在大多數(shù)情況下,當PCB布局不理想且沒有達到更高PF值時,電壓補償環(huán)路便沒有優(yōu)化的余地,但負責下降噪聲卻仍然很明顯;在這種情況下,要求使用外部電路來解決這個問題。
建議解決方案如下:
為了易于理解,我們使用標準OP和TL431或者TL103,實現(xiàn)電路如圖7所示。
圖7 建議解決方案補償環(huán)路簡易原理圖
圖8顯示了使用TL103的完整解決方案。正常情況下,TL103的一半可用于高溫保護,這是實際工程中安全標準所要求的。
圖8 使用TL103改善負載動態(tài)性能的完整解決方案
在實際設計中,這種解決方案的重點必須達到R1、R2和TL103高容限的下列要求:
4、利用UCC28019A平均模型和實際實驗驗證建議解決方案
為了驗證上一小節(jié)提到的解決方案的可行性,我們建立UCC28019A平均模型,并進行仿真。與此同時,制造實驗樣機,對解決方案進行驗證。
仿真模型與實驗樣機基于表1所列參數(shù)。
表1 樣機參數(shù)列表
圖9 UCC28019A應用的平均模型
當PFC從無負載轉為全負載瞬態(tài)時,而EDR仍然工作在PFC工作狀態(tài)下,PFC電感出現(xiàn)峰值電流不可避免;但是,不存在電感飽和問題,也沒有可見噪聲。但是,當PFC從全負載轉為無負載瞬態(tài)時,電感存在噪聲。圖10顯示了初始應用的仿真結果。
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