雕虫小技

基于UCC35701的非隔离式Buck电路设计

设计要求

  1. 输入电压范围:48V-70V, 10A max
  2. 输出电压范围:1V-45V 可调,10A typical,15A max
  3. 输出纹波电压:<=50mVp-p
  4. 振荡频率:250KHz min

首先选择合适的电感,为了让电路始终工作在连续模式,在最小输出负载时,电感电流谷点达到零。设最小的负载电流为0.15A,对应Ip为0.3A。由电感电流公式:V=L*(di/dt)->Vo=L*(Ip/toff); toff=(1-D)Ts, 又Vo=D*Vin -> Lmin = Vin*D*(1-D)*Ts/Ip |max。最大值在输入电压最高,且占空比为50%的时候出现,求得电感最小值为233uH。最后选取的电感为定制铁铝硅环形电感,感量280uH。

由于开关频率较高,特选取固态电容作为输出主滤波电容。纹波电压主要来自于电容的ESR,依据经验公式,Ro= Vripple/(delta-I),最后选择Kemet A759MY227M1J。220uF,63V,ESR约为45m Ohm….依据公式,由电容充放电产生的纹波电压仅为1.5mVp-p。

UCC35701外围电路设计

  1. Rt. 依据datasheet,选择22K
  2. Ct. 依据振荡频率要求,选择360pF
  3. Feadforward电压设定. 因为输入电压变化范围较窄,设输入电压为80V时,VFF电压为3.2V,选下臂电阻为5.1K,则上臂阻值为122K。分压比alpha为0.04
  4. Gpwm=Vo(电感输出电压平均值)/VEA(误差放大器输出电压)— 脉宽调制级增益求取. 误差放大器的输出电压直接输入到VFB引脚,并经由内部2/5衰减网络衰减后和内部锯齿波发生器的锯齿波电压作比较。锯齿波电压的峰值为VFF。输出电压平均值为D*Vin,锯齿波电压的峰值为alpha*Vin。可求得Gpwm为0.4/alpha。由于有Feedforward补偿的存在,增益与输入电压无关。
  5. 输出电压采样电阻网络. 拟采用5V基准电压源与输出电压做比较,因电路最大输出电压为45V,输出采样电阻设定分压值为1/9.

II类误差放大器设计

  1. 选取穿越频率Fco为50KHz. 输出LC网络形成的二阶极点频率为1.87KHz. 输出电容与电容的ESR构成的零点频率为16.1KHz. 在Fco处的网络总增益(除误差放大器之外)约为46dB. 选取R1为100 Ohm,则R2为20K
  2. 在穿越频率处,电容ESR构成的零点引起的相位超前为72°. LC网络引起的相位滞后为180°. 总的相位滞后为108°. 为了保证穿越频率处有45°的相位裕量. II型放大器的零极点在穿越频率处引起的相位滞后应不大于27°. 根据Veneble方法,取K=4.5 有Fz=11.1KHz, Fp=225KHz.  由于Fz=1/(2*pi*R2*C1) 有C1=717pF,取C1=720pF. Fp=1/(2*pi*R2*C2) 有C2= 35pF 取C2 = 36pF。

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