ZHCSYV7B July 2010 – September 2025 UCC28070-Q1
PRODUCTION DATA
UCC28070-Q1 乘法器生成一個參考電流,該電流表征了交流輸入電流的理想波形與比例幅值。該電流通過 RIMO 電阻轉換為參考電壓信號,其阻值經過縮放以匹配電流檢測信號的低頻平均電壓。瞬時乘法器電流取決于經整流縮放的輸入電壓 VVINAC 和電壓誤差放大器輸出 VVAO。VVINAC 向乘法器傳遞三類信息:
UCC28070-Q1 乘法器架構的一項重大創新是內部量化 VRMS 前饋 (QVFF) 電路,該電路無需對 VINAC 信號進行外部濾波,并消除了其對線路瞬態變化的響應延遲問題。獨特的電路算法通過七個閾值檢測 VVINAC 峰值的躍遷,并生成一個等效的 VFF 電平,該電平居中分布于 8 個 QVFF 量程范圍內。量程邊界隨 VIN 升高而擴展,以保持各電平間近似等百分比差值。這 8 個 QVFF 電平的分布覆蓋了 85VRMS 至 265VRMS 的全球通用線路電壓范圍。
QVFF 架構的一大優勢在于,其恒定 kVFF 因子可避免對乘法器輸出產生失真貢獻,而外部濾波的 VINAC 信號紋波則不可避免地包含二次諧波失真分量。此外,QVFF 算法能快速響應輸入有效值電壓的升高和降低變化,從而最大限度減少對 PFC 輸出的擾動傳輸。電平閾值中設置的 5% 遲滯可避免 VVINAC 電壓峰值在特定閾值附近或包含輕微振鈴/失真時,在 QVFF 電平間發生振蕩。
QVFF 架構要求輸入電壓基本為正弦波,并依賴檢測過零點來在輸入電壓下降時調低 QVFF 電平。過零點通常定義為 VVINAC 降至 0.7V 以下并持續至少 50μs。為實現電平切換的遲滯功能,下降閾值電壓設為上升閾值電壓的 95%。
表 6-1 展示了不同 VVINAC 峰值電壓與乘法器方程中對應 kVFF 項的關系。
| 電平(1) | VVINAC 峰值電壓(上升峰值) | VVINAC 峰值電壓(下降峰值) | kVFF (V2) | VIN 峰值電壓(2) |
|---|---|---|---|---|
| 8 | 2.6V ≤ VVINAC(pk) | 2.47V < VVINAC(pk) | 3.857 | >345V |
| 7 | 2.25V ≤ VVINAC(pk) < 2.6V | 2.138V < VVINAC(pk) ≤ 2.47V | 2.922 | 300V 至 345V |
| 6 | 1.95V ≤ VVINAC(pk) < 2.25V | 1.853V < VVINAC(pk) ≤ 2.138V | 2.199 | 260V 至 300V |
| 5 | 1.65V ≤ VVINAC(pk) < 1.95V | 1.568V < VVINAC(pk) ≤ 1.853V | 1.604 | 220V 至 260V |
| 4 | 1.4V ≤ VVINAC(pk) < 1.65V | 1.33V < VVINAC(pk) ≤ 1.568V | 1.156 | 187V 至 220V |
| 3 | 1.2V ≤ VVINAC(pk) < 1.4V | 1.14V < VVINAC(pk) ≤ 1.33V | 0.839 | 160V 至 187V |
| 2 | 1V ≤ VVINAC(pk) < 1.2V | 0.95V < VVINAC(pk) ≤ 1.14V | 0.600 | 133V 至 160V |
| 1 | VVINAC(pk) < 1V | VVINAC(pk) ≤ 0.95V | 0.398 | <133V |
因此,任意線路和負載條件下的乘法器輸出電流 IIMO 可通過使用 方程式 13 確定:

由于 kVFF 值代表電平中心縮放后的 (VRMS)2,因此當 VVINAC(pk) 低于或高于 QVFF 電壓范圍的中心時,VVAO 會略微向上或向下調整以補償這種差異。當 VIN 在電平內波動或發生電平切換時,電壓環路控制會自動完成此調整。
電壓誤差放大器 (VVAO) 的輸出被鉗制在 5V,這表示最大 PFC 輸出功率。該值用于計算 IMO 引腳的最大參考電流,并設定允許的最大輸入功率上限(進而限制最大輸出功率)。
與連續 VFF 方案中最大輸入功率在任何 VRMS 輸入下均為固定值不同,離散的 QVFF 電平允許最大輸入功率在有限范圍內隨輸入 VRMS 在每個量程內的變化而波動。
最低最大功率限值出現在 VVINAC 電壓為 0.76V 時,而最高最大功率限值出現在從電平 1 升至電平 2 的上升閾值處。考慮到下降閾值是上升閾值的 95%,該模式在每個電平轉換閾值處重復出現。當 VVINAC < 0.76V 時,PIN 始終低于 PIN(max),并隨輸入電壓降低線性遞減至零。
例如,若需按允許的最低最大功率進行設計,應先確定 PFC 預調節器所需的最大穩態(平均)輸出功率,再增加一定百分比以應對線路跌落恢復期間的功率需求(即在滿載功率運行時對 COUT 進行再充電),例如按 POUT(max) 的 10% 或 20% 追加。隨后應用預期效率系數,計算允許的最低最大輸入功率:
在 PIN(max) 設計閾值處,VVINAC = 0.76V,因此對于標稱 400V 輸出系統,QVFF = 0.398,輸入 VAC = 73VRMS(已考慮 2V 橋式整流器壓降)。
該 IIN(pk) 值代表線路電壓峰值時流經升壓電感的合成平均電流。每個電感電流均由電流檢測互感器 (CT) 進行檢測與縮放。假設各交錯相電流相等,每個電流檢測輸入引腳(CSA 和 CSB)的信號電壓通過檢測電阻產生,其阻值根據 ? IIN(pk) × RS / NCT 選擇(以生成約 3V 電壓),其中 RS 為電流檢測電阻,NCT 為 CT 匝數比。
隨后按以下公式計算該最低最大功率點對應的 IIMO:

RIMO 的阻值需按以下條件選擇:
因此:
在電平 1 至電平 2 的上升閾值側需注意:IMO 電流允許在低線路電壓下承載更高輸入電流:

但若功率級設計需要,該電流可輕松通過 UCC28070-Q1 的可編程峰值電流限制 (PKLMT) 功能進行約束。
可采用相同方法計算各 QVFF 電平轉換閾值處的最低與最高輸入功率限值。在較高線路電壓下,傳統上帶電感紋波的平均電流低于 PKLMT 閾值,此時最大輸入功率的完整變化范圍得以體現,但輸入電流本身低于功率級可接受的最大電流水平。
與上一代 PFC 控制器相比,UCC28070-Q1 的乘法器性能顯著提升,在大部分輸入范圍內具有高線性度與精度。當 VVAO 接近 1V 時精度最差,因為 (VVAO – 1) 的減法誤差增大,并開始更嚴重地扭曲 IMO 參考電流。