UCC28019的高效率APFC电路设计
基于UCC28019的开关电源设计
基于UCC28019的开关电源设计摘要：电气设备的功率因数过低，会加重电网的负载，造成电网容量的浪费。
功率因数的优劣是开关电源性能好坏的一个重要评价指标。
为了便于研制和生产有源功率因数校正器，现在功率因数校正PFC（Power Factor Correction）的控制电路已集成化，有多种PFC集成控制电路芯片可供选择。
本文采用TI公司生产的功率因数校正芯片UCC28019设计出一种高功率因数、高效率、低谐波的单相整流PFC开关电源。
用两片高速串行AD转换器ADS7818对输出电压和电流采样,采样数据送单片机STC89C52处理并由液晶显示器SN1602实时显示当前输出电压、电流。
系统具有2.5A过流保护。
测试结果表明功率因数大于0.95，效率达到92%，输入电流波形谐波失真小于5%。
关键词：开关电源；STC89C52；功率因数校正；UCC28019；过流保护Design of Switching Power Supply Based on UCC28019 Abstract: The power factor of the electrical equipment is too low, which will increase the load of the power grid and result in wasting of power grid capacity. The advantage or disadvantage of the power factors is an important evaluation indicator for switching power supply performance . In order to develop and produce the Active Power Factor Correction, the control circuit of PFC (Power Factor Correction) has been integrated now, so there are a variety of integrated PFC control circuit chips to choose from. In this paper, UCC28019 PFC chip which is produced by TI Company is used to design a kind of Single-phase PFC rectifier switching power supply with a high power factor, high efficiency, low harmonic. With two high-speed serial AD converter ADS7818 of output voltage and current sampling, sample processing data is sent to the STC89C52 single-chip and LCD SN1602 real-time displays the current output voltage and current. The system has 2.5A overcurrent protection. The test results show that the power factor is much greater than 0.95, the efficiency reaches to 92%,Harmonic distortion of input current waveform is less than 5%.Keywords: switching power supply; STC89C52; power factor correction; UCC28019; over-current protection目录1绪论 (1)1.1 引言 (1)1.2 开关电源的发展历史 (1)1.3 开关电源的基本结构 (2)1.4谐波电流对电网的危害 (3)2开关电源的功率因数 (4)2.1 功率因数的定义 (4)2.2 功率因数校正技术 (4)2.2.1 功率因数校正的由来 (4)2.2.2 功率因数校正的基本原理 (6)3 基于UCC28019的开关电源设计及主要元器件参数计算 (7)3.1系统方案设计与论证 (7)3.1.1 EMI滤波模块 (7)3.1.2整流模块 (8)3.1.3 DC/DC变换模块 (8)3.1.4 A/D采样模块 (8)3.1.5单片机模块 (9)3.1.6功率因数较正模块 (9)3.1.7显示模块 (9)3.1.8辅助电源模块 (10)3.2 系统的硬件设计总体方案 (10)3.2.1 Boost变换器 (11)3.2.2 UCC28109芯片介绍 (12)3.2.3 系统主要设计电路 (15)3.2.4 单片机系统及外围电路 (19)3.2.5采样电路 (20)3.2.6 辅助电源 (21)3.2.7系统完整原理图 (21)3.3 系统软件设计方案 (21)3.3.1程序设计步骤 (21)3.3.2程序设计流程图 (22)3.3.3程序清单 (22)3.4 系统调试 (23)3.4.1测试仪器及方法 (23)3.4.2 测试数据及分析 (23)结束语 (24)参考文献 (25)附录1 (26)附录2 (27)致谢 (33)1绪论1.1 引言电源是各种电子设备必不可缺的组成部分，其性能优劣直接关系到电子设备的技术指标及能否安全可靠地工作。
基于UCC28019的高功率因数电源的设计
基于UCC28019的高功率因数电源的设计刘青;徐赟【摘要】The system uses TI PFC rectifier control chip UCC28019 as the control core, which constitutes the dual loop control of voltage outer loop and current loop, and the active power factor correction (PFC) is constructed. The current inner loop is to make the input current of the network side AC input current and phase of the grid voltage. The output voltage is controlled by the output DC voltage. System through theIAP15F2K61S2 microcontroller control module to achieve system power factor, output voltage, real-time measurement of current, human-computer interaction, the output flow protection and other functions. The practical tests show that the power factor of the system is higher than 0.98, and the detection error is less than 2%.%该系统采用 TI 公司专用PFC整流控制芯片 UCC28019作为控制核心，构成电压外环和电流内环的双环控制，构建了有源功率因数校正（PFC）的高功率因数整流电源。
UCC28019的高效率APFC电路设计的论文
UCC28019的高效率APFC电路设计的论文UCC28019的高效率APFC电路设计的论文摘要：文中针对传统功率因数校正电路设计程序繁杂、所需元件数量多、结构庞大、成本昂贵等问题，研究了一种基于UCC28019，并采用广泛应用的MSP430单片机作为控制器的Boost型高效率有源功率因数校正电路。
最后给出了实验波形，得到了相应的结论，验证了电路设计及其控制策略的正确性。
实验结果表明，使用UCC28019设计的电路，不仅可使步骤简化，系统可靠性增强，还有效提高了功率因数，保持了较好的稳定性。
关键词：UCC28019；MSP430单片机；Boost；功率因数校正0引言随着电力电子技术的发展及广泛应用，电力电子设备成为最大的谐波源。
当谐波电流注入电网时，电网电流会发生非正弦失真，对其它电气通信设备的正常运行造成干扰，从而导致电能质量降低，因此，如何抑制谐波已成为电力系统等领域的一个重要课题[1]。
针对上述问题，最理想的方法是在电源内部进行功率因数校正。
人们最早采用无源校正技术，但不能很好地抑制输入电流中的谐波含量。
进入20世纪70年代，伴随着电力半导体器件的不断更新，开关变换器迅猛发展。
80年代是现代化有源功率因数校正（APFC）技术发展的初级阶段，它将电网功率因数提高至接近1，且有稳定的'直流输入电压。
自20世纪90年代以来，出现了新的功率因数校正原理、拓扑和控制方法[2]。
本文研究了一种基于控制器UCC28019的有源功率因数校正（APFC）电路，它采用在电流连续导通模式下工作的Boost升压拓扑结构，最大化减小了谐波失真，实验结果非常逼近单位功率因数水平，达到了低成本、高效率PFC电路设计的目的。
1电路的工作原理与设计1.1UCC28019的结构与工作原理UCC28019是一种工作在连续导电模式下，具有功率因数校正功能的控制芯片。
UCC28019的调控功能经过两个回路完成：（1）内部电流回路。
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-------------------------------------------------------------------------------------------62.1 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-------------------------------------------------------------------------------------------93.1功率因数测量方法---------------------------------------------------------------------------------93.2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。
基于UCC28019的高功率因数开关电源设计与实现
第 30 卷第 2 期
襄樊学院学报
2009 年第 2 期
加可靠性，又能保证功率因数校正效果，本设计选择IGBT器件FGA25N120来代替MOSFET. (7)取样电阻( RSENSE ) 的计算. 主要是对电感电流进行取样；考虑到软过流保护的下限 VSOC = 0.66V 以 及电感峰值电流的最大取值，取样电阻 RSENSE 的计算如下
I L _ PEAK (max) = I IN _ PEAK (max) + RSENSE
I RIPPLE 1.49 = 7.45 + ≈ 8.2 A 2 2 VSOC 0.66 = = = 0.064Ω 1.25I L _ PEAK (max) 1.25 × 8.2
= 65kHz (4.5ns × 36 × 7.45 + 0.5 × 780 pF × 362 ) = 0.11W 总损耗= PCOND + PSW = 4.05 + 0.11 ≈ 4.2W
其中fSW(typ)=65kHz,tr=4.5ns,COSS=780pF
如果选择MOFET，则需满足上述损耗要求. 新一代的IGBT的导通损耗与开关损耗都能够满足要求， 而且可行的开关速度可以超过120kHz，因此可选择IGBT代替MOSFET. 为降低开关损耗、降低噪声和增 22
2−
2
16VIN _ RECTIFIED (min) 3π VOUT
=
72W 21.2V
2−
16 × 21.2V = 3.4 A 3π × 36V
2 DS _ RMS
RDSon (125o C ) = 3.4 × 0.35 = 4.05W
其中RDSon(max)=0.35Ω.
开关损耗
输出大功率的CCM型PFC控制器UCC28019
输出大功率的CCM型PFC控制器UCC28019在用于大于1kw的AC/DC中，如何更简单优秀地处理好PFC部分是电源工程师的一个难题。
UCC28019给出了全新的解决方案，仅用一支8PIN的IC及少数外围元件即可解决问题。
主要特色如下:●不用检测线路电压。
●内部定频在65KHz，易于处理EMI。
●最大占空比达97%。
●逐个周期峰值电流跟制。
●开环检测。
主要用于大功率的AC/DC，如服务器，通讯整流模块，工业电源等。
UCC28019典型应用电路如图1，方框电路如图2。
外部元件非常简捷。
图1 UCC28019的典型应用PFC控制电路各引脚功能如下:GATE 8PIN 栅驱动。
IC内集成一个推挽式驱动器，有1.5A源出2A漏入能力，输出高电平为12.5V。
GND 1PIN IC的公共端。
ICOMP 2PIN 电流环的补偿端。
跨导放大器的输出。
用一支电容接到GND 提供补偿。
同时作电流控制环中的的平均电流检测。
如果ICOMP上的电压低于0.6V，则控制器被禁止。
ISENSE 3PIN 电感电流检测端。
外部电流检测电阻上的电压降从此端送入，它代表通过升压电感中的瞬时电流将此电压均衡后以消除噪声的影响。
做软式过流限制。
此电感电流为逐个周期的峰值电流限制(PCL)。
若峰值电流超出可立即关断栅驱动输出。
用一支220Ω电阻接于此端和电流检测电阻之间以限制浪涌冲击电流进入。
VCC 7PIN IC供电端。
它的UVLO可以令控制器在V CC超过10.5V时开始工作，低于9.5V时关断。
用0.1uf瓷介电容做旁路，接于VCC到GND，用于高频滤除噪声。
VCOMP 5PIN 电压环补偿。
跨导型电压误差放大器的输出，用一个电阻电容网络从此端接到GND，以提供补偿。
VCOMP被控在GND，直到VCC，VINS和VSENSE全部超出阈值电压。
一旦这些条件满足，VCOMP即充电，一直到VSENSE电压达到正常调节水平的95%。
当遇到增强的动态响应(EDR)时，附加一个电流到VCOMP以减小充电时间，EDR的附加电流在软起动时被禁止，软起动与此端电容量成正比。
UCC28019中文资料
UCC28019内部结构如图1-2所示。
图1-2UCC28019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 B极附近用一个IOk Q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ISENSBI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，贝S 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(m in)),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二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。
IC资料-ucc28019(功率因数校正)
PRODUCTION DATA information is current as of publication date. Products conform to specifications per the terms of the Texas Instruments standard warranty. Production processing does not necessarily include testing of all parameters.
ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS(1)
over operating free-air temperature range (unless otherwise noted)
Input voltage range
Input current range Junction temperature, TJ Lead temperature, TSOL
The UCC28019 8-pin active Power Factor Correction (PFC) controller uses the boost topology operating in Continuous Conduction Mode (CCM). The controller is suitable for systems in the 100 W to >2 kW range over a wide-range universal ac line input. Startup current during under-voltage lockout is less than 200 µA. The user can control low power standby mode by pulling the VSENSE pin below 0.77 V.
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UCC28019的高效率APFC电路设计
提纲：
1. 概述UCC28019高效率APFC电路设计的背景和意义
2. UCC28019高效率APFC电路设计的原理和构成
3. 设计UCC28019高效率APFC电路需要考虑的因素
4. 如何优化UCC28019高效率APFC电路的设计
5. UCC28019高效率APFC电路实际应用案例分析
一、概述：
UCC28019是一种高效率较正系数功率因素校正电路（APFC）设计方案，其应用于照明、通信、电视机、音响设备等消费电子中是很常见的。
UCC28019电路具有高效率、高功因节约能源、减少电网污染和延长电器寿命的优点，所以它在目前的能源环保形势下得到广泛应用。
二、UCC28019高效率APFC电路设计的原理和构成：
UCC28019电路主要由交流电源、桥式整流电路、降压和平滑
电容、APFC控制电路、计算机芯片和开关电源等组成，其作
用是将非正弦交流电源转换为直流电源，并有效地提高功率因数，减少谐波污染。
三、设计UCC28019高效率APFC电路需要考虑的因素：
1. 根据负载要求选择合适的电源；
2. 根据负载要求选择合适的桥式整流器；
3. 根据负载要求选择合适的降压电容和平滑电容；
4. 选择合适的APFC控制电路、计算机芯片和开关电源；
5. 设计合理的PCB布局和散热措施。
四、如何优化UCC28019高效率APFC电路的设计：
1. 优化电源的质量，确保电源稳定可靠；
2. 优化电路的布局和散热措施，提高电路的效率和寿命；
3. 优化降压和平滑电容的参数，提高功率因数和直流电压质量；
4. 优化APFC控制电路的参数，提高控制精度和稳定性；
5. 优化硬件电路和软件设计，提高整个电路的性能和可靠性。
五、UCC28019高效率APFC电路实际应用案例分析：
1. 基于UCC28019的智能LED路灯控制系统设计；
2. 基于UCC28019的高效率LED驱动电路设计；
3. 基于UCC28019的高效率LED电流稳定化电路设计；
4. 基于UCC28019的高效率PFC电路设计；
5. 基于UCC28019的太阳能光伏电站设计。
以上五个案例分别是UCC28019电路在智能路灯、LED驱动、LED电流稳定化、PFC和太阳能光伏电站等领域应用主要案例，它们的应用效果各有不同，但都是基于UCC28019高效
率APFC电路设计的典型应用案例。
其中智能LED路灯控制
系统设计是一种直接使用UCC28019芯片完成电路控制和调
节的方案；高效率LED驱动电路设计和高效率LED电流稳定
化电路设计是一种集成了UCC28019芯片的LED光源电路设计方案；高效率PFC电路设计是一种将UCC28019芯片应用在较正系数功率因素校正电路（APFC）的设计方案，以提高电路的能量利用率。
太阳能光伏电站设计是一种将UCC28019芯片应用在太阳能发电系统控制和调节的方案，它的主要作用是提高电站的效率和稳定性，减少噪声和谐波污染。