1.前言

功率因數(shù)校正 (PFC) 強制輸入電流跟隨輸入電壓 (V IN )， 因此任何電氣負載看起來都像一個電阻器。此操作需要感測輸入電壓并基于該感測調制電流參考。電流環(huán)路將強制輸入電流跟隨參考。這稱為平均電流模式控制，如圖 1 所示。

圖 1：PFC 平均電流模式控制

我們可以在市場上找到許多使用這種平均電流控制算法的低總諧波失真 (THD) 的商用 PFC 控制器。然而，這些 PFC 控制器需要一個專用引腳來檢測 V IN和一個用于電流參考調制的精密模擬乘法器。

另一種不需要 V IN感測但仍可提供平均電流模式控制的PFC 控制算法最近變得非常流行。TI 的 UCC28180 屬于該系列。

UCC28180是一個靈活和易于使用，8引腳，有源功率因數(shù)校正(PFC)控制器，工作在連續(xù)導通模式(CCM)下，實現(xiàn)高功率因數(shù)，低電流失真和卓越的電壓調節(jié)升壓前穩(wěn)壓器在AC - DC前端。該控制器適用于通用交流輸入系統(tǒng)，工作在100 w到少kw的范圍內，開關頻率可編程在18 kHz到250 kHz之間，方便地支持功率MOSFET和IGBT開關。集成的1.5 a和2-A (SRC-SNK)峰值柵極驅動輸出，內部固定在15.2 V(典型)，可以快速開啟，關斷，方便管理外部電源開關，而不需要緩沖電路。

采用平均電流模式控制實現(xiàn)輸入電流的低失真波形整形，無需輸入線傳感，減少了外部元件計數(shù)。此外，該控制器具有降低的電流檢測閾值，以方便使用小值并聯(lián)電阻來減少功耗，這在高功率系統(tǒng)中尤為重要。為了實現(xiàn)低電流失真，控制器還具有調整內部電流回路調節(jié)電路，以消除相關的不準確性。

簡單的外部網絡可以靈活地補償電流和電壓控制回路。此外，UCC28180提供了一個增強的動態(tài)響應電路，該電路基于電壓反饋信號，在快速負載瞬態(tài)下提供改進的響應，無論是輸出過壓還是欠壓條件。UCC28180中提供了一個獨特的VCOMP放電電路，每當電壓反饋信號超過VOVP_L時，就會被激活，從而使控制回路有機會快速穩(wěn)定下來，避免在PWM關閉時遇到過電壓保護功能，這通常會導致聽到噪聲。受控軟啟動在啟動過程中逐漸調節(jié)輸入電流，減少對電源開關的壓力。許多系統(tǒng)級保護功能可在控制器包括VCC UVLO，峰值電流限制，軟過流，輸出開環(huán)檢測，輸出過壓保護和開腳檢測(VISNS)。修剪內部參考提供準確的保護閾值和調節(jié)設定點。用戶可以通過將VSENSE引腳拉到0.82 V以下來控制低功耗待機模式。

因為它沒有 V IN檢測引腳和精密模擬乘法器，所以它采用更小的封裝，從而降低了系統(tǒng)成本，并且非常易于使用。

但當我們向設計師介紹 UCC28180 時，很多時候他們的第一反應是：“什么？沒有 V IN感測？這是如何運作的？” 在這篇文章中，我將嘗試回答這個問題。

圖 2 顯示了 UCC28180 中使用的控制算法。一個低帶寬電壓環(huán)路調節(jié)輸出電壓。輸入電流測量為 V Iin并與鋸齒波 V ramp 進行比較。V ramp的幅度與電壓環(huán)路輸出成正比。因為 PFC 使用升壓拓撲，所以輸入電壓信息已經存在，但被隱藏了。圖 2 所示的控制算法采用了隱藏信息。

圖 2：不帶 V IN感測的PFC

PWM 輸出信號始終在開關周期開始時以低電平開始，由內部時鐘觸發(fā)，如圖 3 所示。PWM 輸出保持低電平，直到 V ramp線性上升到與 V Iin電壓相交。V ramp /V Iin 的交點決定了開關關斷時間 t OFF。 

圖 3：PWM 生成

從圖 3：

這里 T 是切換周期。對于在連續(xù)導通模式 (CCM) 下運行的升壓轉換器：

結合方程式 1 和 2 可得出方程式 3：

電壓輸出V OUT在穩(wěn)定狀態(tài)下是一個常數(shù)。由于 PFC 電壓環(huán)路非常緩慢，因此 V ramp在穩(wěn)定狀態(tài)下也是一個常數(shù)。因此，輸入電流僅與 V IN成比例。如果 V IN為正弦波，則輸入電流必須為正弦波，以實現(xiàn)良好的 PFC。它看起來像魔術，不是嗎？