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1、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
2、禁研贫盗体欣世氢菩类沟检矾蛊馏窖信醉CBB-830NPF-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
3、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 录1.说明41.1.目的41.2.适用范围41.3.术语41.4.参考资料42.概述42.1.PFC原理及芯片介绍42.1.1 PFC芯片控制原理42.1.2 PFC芯片引脚介绍52.2.原理框图63.单元设计63.1.电压采样电路63.2.电流采样电路83.3.输入欠压保护93.4.PFC接口103.5.Layout布局注意104.电源和接地114.1.电源114.2.接地115.散热116.安装固定116.1.安装固定方式
4、说明116.2.外形尺寸116.3.固定116.4.接插件、端子位置117.成本计算128.技术难点139.附录131. 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.PDF2. 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
5、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PFC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
6、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
7、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UCC28070A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：l 直流电压采样
8、：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。l 交流输入电压采样：可用于输入电压前馈和电流环控制；l 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。l PWM输出：主要实现PWM信号的输出。3. 单元设计3.1. 输出电压采样电路l 功能、性能：稳定PFC的输出电压。l 原理框图：（见图1） 图1 图2l 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l 功能、性能：输入电压前馈和电流环路
9、控制l 原理框图：该部分电路的原理框图间上面图2.l 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l 原理框图：l 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l 功能、性能：输出PWM波形，为两路PFC电路的MOSFET提供驱动信号。l 原理框图：l 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Rd
10、son，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
11、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4.1. 电源+12V电源：直流电压；输入电压： +12V5%；4.2. 接地+12V电源与PFC电路共地。5. 散热6. 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.
12、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。l 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。l 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
13、厘米，PCB印制四层板成本约为2.6元。l 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
14、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-830NPF-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
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