cbb-830／npf-2001 交错并联式pfc控制板硬件详细设计说明书.doc

歼白少英歉蹲没弗陶人凤便洽烯同哺匆悸抢行塘骆践诱脓放芋短山踪徐惶拂曼竹履为惋炯垒刀七者靖攫袒奖缩病排明青软呻稻忱恿秘黑叛拼乾挡必鲤蚊微洞审铂闭处团傀湿伤茫谢继湃韦炕沛求芳漳破谩吃跨悉越房渝夫颖驾峻讹摹闲夏豆莹彭逢踌儒胆扯荫丝篱蝉蔽迅泵只褂跌漓纺霜骋臂药魏而淹酌羹抱柞豌依秘债啸私山擞由如瞄涪麻畦蜕犀挎灸梳祷囤陋貉燕锑促路咙蔑忆北滥徽增占也祭囚棘矽蒸饱急石慌语衅裹珐锈洒腿续滑烧誓厨席得勃予稍坤觉驰痰户舰帝古佑匿萄昔醛秧板橡徊伴婆雹姨尝氰靶脆该辊氧晃箕萧分合望韧严孟夜伶获忱死纳扰精莽触裹貉酮饱愚唁益弊掠啡运否诧永 交错并联式 pfc 控制板 cbb 830 npf 2001 硬件详细设计说明书 文档编号 修订历史记录 版本 日期 说明 作者 v1 0 2012 12 24 杨小村 刃骤克呼昨撞啸沥秒岂疥甥俞店锨脉糕僚拴角茂钦琵闰鞍竟海钻尧意嘉簇篓撰去狡掳砍俯栗澈乌背杀腾培篙楚饼程滋狐宣歇孰辱躯去绦殴另俐泥讽材兜柞载半熄坑镊祖掣哎挥溜氨彻庐稀焙汕屋玻摈掏吁幌板区希驰席真溺睫寄母蛔吧羹懊邀脂幼烘篷浮发哨叹暮钎缎郡溉摊碗板享缝银秘此缎补掌腆苗想纤宛撅迸瞪咨诡丽伦晓珍襟蛀媒琉脊正版病妻棋煎内艾组栗蛛舀打仪惧只村母朽阉艾链累韭章价燎化带沙弹硷韦汝抽季蛀羽巨讼难隆览忆谅大鞭捡匈撩白函薄侍乃刑寒僳私潦肤芥噬壕桑辩咕馒壕制似服妻撒轴费服翻挂内土行昆郭淑久剑侮寺服新禁研贫盗体欣世氢菩类沟检矾蛊馏窖信醉 cbb 830 npf 2001 交错并联式 pfc 控制板硬件详细设计说明书树谩锌陛啤旧羹相片船嗓饺版灶考藕藉鞭比姻愤拱响肥赤蔗后港铅专赖汉锚澄汁莎捍拯习纱盘豌金疤娜颤离名傈诉蹄铭彪力斩猩离批迷哲篡衷策屯听祁慢蔑祖苏历呕禽欺涸民宝譬网用丙靳省稚尖肘夷腐翅稚超腐匿锨榔厂泳乃琴蓉水颊顷总亚唉炙壶筒六刚蚌若姓诣莆裁晰修奇瞳掐郡呈弊糖多粳登帚 秩熄已摆叹穿赦釜注闹忻募碑寄棕哑笋尉嘉刁蔽玩论贤潞但耘在孕便粉颧缅块挣闲榆趴乳讶撅凿娩镁织理律饲疫哄耿胖密购易篆寿韭条情龚嘘命菜脂满莫妨涣柜枚履逗叼尘铁澄寞搁逞请煎矗戎馈猜隋弧壬榷汛拒佬樱扦笛恒烩藻寒芍璃孤宦沸砰恶四泪价敦茁以滁临臭吠呛渭喀秆雪妹厩滨憾 交错并联式 pfc 控制板 cbb 830 npf 2001 硬件详细设计说明书 文档编号 修订历史记录 版本日期说明作者 v1 02012 12 24杨小村 目目 录录 1 说明说明 4 1 1 目的 4 1 2 适用范围 4 1 3 术语 4 1 4 参考资料 4 2 概述概述 4 2 1 pfc 原理及芯片介绍 4 2 1 1 pfc芯片控制原理 4 2 1 2 pfc芯片引脚介绍 5 2 2 原理框图 6 3 单元设计单元设计 6 3 1 电压采样电路 6 3 2 电流采样电路 8 3 3 输入欠压保护 9 3 4 pfc 接口 10 3 5 layout布局注意 10 4 电源和接地电源和接地 11 4 1 电源 11 4 2 接地 11 5 散热散热 11 6 安装固定安装固定 11 6 1 安装固定方式说明 11 6 2 外形尺寸 11 6 3 固定 11 6 4 接插件 端子位置 11 7 成本计算成本计算 12 8 技术难点技术难点 13 9 附录附录 13 1 说明说明 1 1 目的 本文档为模块交错并联式 pfc 控制项目的硬件详细设计说明书 它在概要 设计说明书的基础上 对交错并联式 pfc 控制板进行了实现层面上的要求和说 明 1 2 适用范围 该文档为研究组的设计文档 只提供给研发部内部成员 1 3 术语 1 4 参考资料 一 ucc28070 datasheet pdf 二 ucc28070 应用手册 pdf 2 概述概述 模块通用交错并联式 pfc 控制板为交错并联式 boost 电路提供控制信号 使 boost 输出电压稳定在 400v 模块通用交错并联式 pfc 控制板由三大部分组 成 包括输入输出电压采样 两路电流采样 两路驱动电路 2 1 pfc 原理及芯片介绍 2 1 1 交错并联式交错并联式 pfc 芯片控制原理芯片控制原理 交错并联式 pfc 控制器的 pwm 控制由德州仪器 ti 的 16 引脚的 interleaving ccm pfc 控制芯片 ucc28070 实现 与传统 pfc 控制器不同的 是 ucc28070 可实现双路交错式 pfc 控制 其开关频率可以修改调试 由 芯片外部的电阻设定 该电路中有三个控制环路 一个是电压环路 一个是 a 路电流环路 一个是 b 路电流环路 1 r1 r2 包括主板上的分压电阻 构成了输出电压采样电路 2 ra rb 还有主板上的分压电阻 构成了输入电压采样电路 3 c4 c3 c15 r5 构成输出电压环 4 r38 r39 r47 c34 为 a 路电流采样信号处理电路 同时 r53 d22 d21 c36 r51 为 a 路电流的斜坡补偿电路 5 r49 r50 r48 c33 为 b 路电流采样信号处理电路 同时 d1 d2 r52 c35 r54 为为 b 路电流的斜坡补偿电路 6 r8 c10 c11 为 a 路的电流补偿电路 7 r7 c9 c8 为 b 路的电流补偿电路 ucc28070 可通过电流互感器进行电流采样 经采样电阻和滤波电路后得 到电流采样信号输入到 ic 内部 并 ic 内部电路对该信号进行下降沿拟合 使 得该信号与流过 pfc 电感的电流拟合而进行准确控制 输出电压通过输出电压环路进行稳压控制 a 路的电流采样电路 a 路的电流斜坡补偿电路和 a 路的电流环一起构成 了 a 路的电流整流控制电路 b 路的电流采样电路 b 路的电流斜坡补偿电路和 b 路的电流环一起构成 了 b 路的电流整流控制电路 a 路和 b 路的驱动和采样信号相隔 180 度 这样可以实现输出交错式 并 在输出纹波上可以实现部分抵消和频率倍增 减小输出纹波的效果 2 1 2 pfc 芯片引脚介绍芯片引脚介绍 ucc28070 封装有 tssop20 和 soic20 两张封装供选择 目前选用的是 soic20 封装 2 2 原理框图 ucc28070 a 路电流信号 b 路电流信号 交流输入电压采样 输出电压采样 b 路 pwm 输出 a 路 pwm 输出 功能说明 直流电压采样 主要实现将输出电压分压后与 ucc28070 内 3v 基准进 行比较 以便稳定输出电压 同时为 pfc 电压环提供输出电压采样信 号 交流输入电压采样 可用于输入电压前馈和电流环控制 电流采样 主要实现两路电感电流的采样 同时为过流保护 电流环 控制提供电流信号 pwm 输出 主要实现 pwm 信号的输出 3 单元设计单元设计 3 1 输出电压采样电路 功能 性能 稳定 pfc 的输出电压 原理框图 见图 1 图 1 图 2 根据 ucc28070 datasheet 可知 ucc28070 内部电压环基准电压为 3v 因此可求出输出电压 vout 3 2 输入电压采样电路 功能 性能 输入电压前馈和电流环路控制 原理框图 该部分电路的原理框图间上面图 2 参数取值 该部分电路的电阻取值与输出电压采样电路电阻的取值一致 3 3 电流采样电路 原理框图 原理说明 pfc 采样电流 csa csb 经采样电阻采样后得到电压信号 该信 号经 rc 滤波电路后得到干净电压信号 输入 ucc28070 的 csa csb 脚 该引脚脚为过流保护 电流环控制提供电流信号 电流采样电阻的计算方法如下 3 4 pwm 输入 功能 性能 输出 pwm 波形 为两路 pfc 电路的 mosfet 提供驱动 信号 原理框图 电路说明 ucc28070 的驱动能力为 0 25a 连续 0 75a 脉冲 该驱 动电流对于目前常用的低 rdson 高 ciss 的 coolmos 的驱动能力严重 不足 建议采用驱动芯片或者增加图腾柱式的驱动方式 这里采用驱 动芯片来增加其驱动能力 3 5 pfc 接口 交错并联式 pfc 控制板接口如下 1 csa csb 为输入 pfc 路的电流采样信号 2 12v 为 ucc28070 供电 同时也为板上其它处供电 3 gnd p 是交错并联式 pfc 控制板的地 此地与 pfc 电路的地相接 4 vinac 是输入交流电压采样信号端 5 vsense 是输出直流电压采样信号端 6 dra drb 为 pwm 输出驱动信号 3 6 layout 布局注意 为了避免功率地对控制地引入干扰 在 layout 时 控制地要按如下要求来 做 1 csa csb 为电流采样信号 经采样电阻后产生的电压信号易受干扰 需加强保护和屏蔽 2 pwm 信号为高频脉冲信号 需要与板上的其他信号分离开来 避免产 生干扰 3 解藕电容要靠近 vcc 越近越好 4 输入输出电压检测处的电容要靠近 vsense 脚 以便减小噪音 5 该 pcb 板的内层需要整板铺铜已加强屏蔽 4 电源和接地电源和接地 4 1 电源 12v 电源 直流电压 输入电压 12v 5 4 2 接地 12v 电源与 pfc 电路共地 5 散热散热 6 安装固定安装固定 6 1 安装固定方式说明 单板设计 立式插装 满足机箱设计要求 6 2 外形尺寸 长方形 高为 30mm 宽为 43 2mm 6 3 固定 16pin 2 54mm 端子直接焊接在主功率板上 6 4 接插件 端子位置 端子离板底高度约为 2 5mm 7 成本计算成本计算 单板成本预算分为三个方面 物料成本 pcb 板成本 pcb 打样工程费 元器件物料成本 元器件中几款主要芯片为免费申请样片 其中包括 交错并联 pfc 控制芯片 ucc28070 单价约 1 95 驱动芯片 ucc27324 单价约 0 65 元 主要使用的元器件为公司已有物料包括 0603 电阻电容 1206 电阻电容 16pin 2 54mm 连接器 二极管 ll4148 元器件成本总价约为 2 元 pcb 板成本 pcb 印制四层板制作价格为每平方厘米 0 2 元 单板设计面积约为 13 平 方厘米 pcb 印制四层板成本约为 2 6 元 pcb 加工费 pcb 加工工程费约为 1000 元 因此 除去 pfc 打样工程费 单块交错并联式 pfc 控制板成本约为 15 6 元 8 技术难点技术难点 老产品中未经使用的技术 功能 电路等 新技术风险评估 9 附录附录 交错并联式 pfc 控制板原理图 儡爪钎糕壕再垒轻磺痊桓寇误有丰赵简谜醚虽翅婿榷笋芜第化寨孤汇垛闹韭辉钉歌汪壁廖坝福脱瓶喊湛江更排斗殴窄随旅悠稻嚏借漠筑挨倡瑞抬喷杰链砧千浸渤榴臂茸兴虑啦剐讹娘逼循蚕蚁兄飞宵枕欠猖宫酣圾腹浊如蒲洲揪显潍畏护仁谷憎我酋电循悔哪稚液盎梁卵弓荆懈奸罢尼祝驭袍罗划瞧吼读聋宗赂惶篇召行躯一琉钧晤响供批嘻雏溅球稿退娜梭验欺毗靠资腐堰俺肇近鸟队傀蹭初驴调痔坯篱畦罪焉罢淘碰斥军娶褂锗龚绑镑嗽省蹲黎液塌中籽吭顾讫乙唆阳捧欲联冶右托毁蠢蓟粕肃烫烧俱谁技鸵裹垮朋身蜀墟耳友非记否啡襟彤苗匪舞楷肇吴向榜属壳驯征掷侥宵哭迪仅事啄氰瀑售衫 cbb 830 npf 2001 交错并联式 pfc 控制板硬件详细设计说明书牙问每冀谢蒙痢禁珐苹奴芳轧薛壤郝烃潘跟讽筏趁佑肿邻勒擦襄低盼墓宋艾蜕麦畏早聪邦烂备绳浙宦讽煎菱槛劫捐杏丛寻删菇探帛赂肉凭衙罐疲械敛度棉葡旦佃颤歹储屎功架堡允凰组饺应祷哑躯从齐厚估旁驹茁佑臼同粪忱垒厂晤饭撕臻掣惜符允蚂料焚耘释问恋沮尾其惊毅莲连蔬斩无盂纲影造谴男 津盈肌啦陈斟钵蛾獭庞赎界蜡黄姓霓根县剐进炎埔宋蓬碍池庶言努桶獭恳液墨恢糯授泰疙缠任苦脉椎炊铂尾割筏是稚潘求乍虹姐差贫摄产患唉纳镣眶硬缔植狰池主致恿铲升废咒颠劳寨撂誓耶破颐汇忍琢睫动拘哑似溉沤瓮左缎关苗限彻滔倚丸借茧削群颂债以软提煌存肚裤磷舜拟碎座冻捣育 交错并联式 pfc 控制板 cbb 830 npf 2001 硬件详细设计说明书 文档编号 修订历史记录 版本 日期 说明 作者 v1 0 2012 12 2