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基于UCC28810的LED照明电源设计
摘要：UCC28810是一种需要功率因数校正（PFC ）的低到中功率流明应用的LED 普通照明电源控制器。
该文介绍了UCC28810的引脚功能和特点以及基于UCC28810的LED照明电源电路。
引言
目前LED已经开始步入普通照明领域。
从全球的情况来看，LED 普通照明驱动电路要采用工频市电电源供电（即离线式驱动电路）。
就其拓扑结构而言，主要是隔离型反激式转换器开关电源方案。
对于200W 以上的LED 路灯，则选择双电感单电容（LLC ）半桥谐振拓扑。
在100W 以下的LED 照明驱动电源中，单级PFC 反激式电路拓扑是最佳解决方案。
德州仪器（TI）公司推出的UCC28810普通照明电源控制器，不仅支持单级PFC 反激式变换器和Triac 调光，同时还支持两级PFC 电源拓扑。
1 UCC28810引脚功能和特点
1. 1 UCC28810封装与引脚功能。
第一章开关电源设计任务书 (1)1.1课程设计的目的 (1)1・2课程设计的要求 (1)1.2. 1 题目 (1)1.2.2设计装置的主要技术数据 (1)1.2.3课程设计主要内容 (2)1.2.4课程设计的要求 (2)1.3课程设计报告的基本格式 (2)第二章总体方案的确定 (3)2.1反激式开关电源的介绍 (3)2.2 UC3842开关电源简介 (4)2.2.1 UC3842内部工作原理简介 (4)2.2.2 UC3842的使用特点 (6)2.23 UC3842组成的反激式开关电源 (6)2.3 总体方案的确定 (7)第三章具体电路设计 (8)3.1 EMI滤波电路 (8)3.2整流滤波电路的设计 (9)3.3高频变压器的设计 (10)3.4控制电路的选择 (17)3.5反馈电路的设计 (18)3.5.1 电压反馈电路 (18)3.5.2 输出电流反馈 (18)3.6保护电路的设计 (19)3.6.1 输出电压保护电路 (19)3.6.2输入欠压过压保护 (20)3.7输出整流滤波电路设计 (21)第四章个人心得体会 (22)附录1重薄膜绝缘导线参数.............................................. *23附录2设计完整电路图............................................... 附大图致谢. (24)参考文献 (24)第一章开关电源设计任务书1.1 课程设计的目的通过开关电源技术的课程设计达到以下几个目的：1、培养学生文献检索的能力，特别是如何利用Internet检索需要的文献资料。
2、培养学生综合分析问题、发现问题，特别是解决问题的能力。
3、培养学生运用知识的能力和工程设计的能力。
4、培养学生运用仿真工具的能力。
5、提高学牛课稈设计报告撰写水平。
1.2 课程设计的要求1.2.1题目题目：反激式开关电源电路设计注意事项：①学生也可以选择规定题目方向外的其他开关电源电路设计。
反激准谐振的开关电源设计基于UCC28610电源网论坛老梁头反激式开关电源工作原理当开关K 导通时�由于变压器同名端�次级二极管反向截止�变压器初级电感储存能量�当开关K 关断�次级二极管正向导通�变压器初级储存的能量释放�给电容C 充电和向负载提供能量�图一 反激开关电源原理图反激式开关电源的DCM 工作模式图二 DCM模式VDS 电压波形图三 DCM模式电流波形DCM模式也叫完全能量转换模式，也就是常说的非连续模式，就是指磁芯中的能量完全释放（图三中Ip波形），次级整流二极管过零之后（图三中Is波形），初级开关管导通。
此模式的优点是次级整流管没有反向恢复问题，环路容易稳定。
但由于其磁芯能量完全释放，所以初级的电感电流降为零，此时导通的峰值电流比较大，电流有效值比较大，铜损和MOS的导通损耗比较大。
还有一个缺点由图可见当绕组中的能量完全释放完毕后，在开关管的漏极出现正弦波震荡电压，此震荡是由于MOS的结电容和原边电感引起的。
而对于传统的反激式变换器，其工作频率是固定的，因此开关管再次开通，有可能出现在震荡电压的任何位置（包括顶峰和谷底），为开关管带来开通损耗！反激式开关电源的CCM工作模式图四 CCM模式VDS电压波形图五 CCM模式的电流波形CCM模式也叫不完全能量转换模式，也就是常说的连续模式，就是指磁芯中的能量没有完全释放（图五中Ip波形），次级整流二极管没有完全过零的时候（图五中Is波形），初级的开关管导通。
此模式优点是磁芯能量没有完全释放，所以初级电感电流没有降为零，同等功率下此时的峰值电流有效值要比DCM小，所以铜损和MOS的导通损耗要比DCM小；但由于其次级整流管电流没有降到零，所以会有一个整流管反向回复时间带来的损耗。
另外CCM的负载在空载到满载变化时，会经历DCM → CRM → CCM三个阶段，当从DCM到CCM过渡时，传递函数会发生变化，容易震荡；当占空比比较大时容易产生次谐波震荡，往往需要加斜率补偿。
1 设计步骤:1.1 产品规格书制作1.2 设计线路图、零件选用.1.3 PCB Layout.1.4 变压器、电感等计算.1.5 设计验证.2 设计流程介绍:2.1 产品规格书制作依据客户的要求，制作产品规格书。
做为设计开发、品质检验、生产测试等的依据。
2.2 设计线路图、零件选用。
2.3 PCB Layout.外形尺寸、接口定义，散热方式等。
2.4 变压器、电感等计算.变压器是整个电源供应器的重要核心，所以变压器的计算及验证是很重要的，2.4.1 决定变压器的材质及尺寸:依据变压器计算公式Gauss x NpxAeLpxIp B 100(max ) ➢ B(max) = 铁心饱合的磁通密度(Gauss)➢ Lp = 一次侧电感值(uH)➢ Ip = 一次侧峰值电流(A)➢ Np = 一次侧(主线圈)圈数➢ Ae = 铁心截面积(cm 2)➢B(max) 依铁心的材质及本身的温度来决定，以TDK FerriteCore PC40为例，100℃时的B(max)为3900 Gauss ，设计时应考虑零件误差，所以一般取3000~3500 Gauss 之间，若所设计的power 为Adapter(有外壳)则应取3000 Gauss 左右，以避免铁心因高温而饱合，一般而言铁心的尺寸越大，Ae 越高，所以可以做较大瓦数的Power 。
2.4.2 决定一次侧滤波电容:滤波电容的决定，可以决定电容器上的Vin(min)，滤波电容越大，Vin(win)越高，可以做较大瓦数的Power ，但相对价格亦较高。
2.4.3 决定变压器线径及线数:变压器的选择实际中一般根据经验，依据电源的体积、工作频率，散热条件，工作环境温度等选择。
当变压器决定后，变压器的Bobbin 即可决定，依据Bobbin 的槽宽，可决定变压器的线径及线数，亦可计算出线径的电流密度，电流密度一般以6A/mm 2为参考，电流密度对变压器的设计而言，只能当做参考值，最终应以温升记录为准。
1 设计步骤:1.1 产品规格书制作1.2 设计线路图、零件选用.1.3 PCB Layout.1.4 变压器、电感等计算.1.5 设计验证.2 设计流程介绍:2.1 产品规格书制作依据客户的要求，制作产品规格书。
做为设计开发、品质检验、生产测试等的依据。
2.2 设计线路图、零件选用。
2.3 PCB Layout.外形尺寸、接口定义，散热方式等。
2.4 变压器、电感等计算.变压器是整个电源供应器的重要核心，所以变压器的计算及验证是很重要的，2.4.1 决定变压器的材质及尺寸:依据变压器计算公式Gauss x NpxAeLpxIp B 100(max ) ➢ B(max) = 铁心饱合的磁通密度(Gauss)➢ Lp = 一次侧电感值(uH)➢ Ip = 一次侧峰值电流(A)➢ Np = 一次侧(主线圈)圈数➢ Ae = 铁心截面积(cm 2)➢B(max) 依铁心的材质及本身的温度来决定，以TDK FerriteCore PC40为例，100℃时的B(max)为3900 Gauss ，设计时应考虑零件误差，所以一般取3000~3500 Gauss 之间，若所设计的power 为Adapter(有外壳)则应取3000 Gauss 左右，以避免铁心因高温而饱合，一般而言铁心的尺寸越大，Ae 越高，所以可以做较大瓦数的Power 。
2.4.2 决定一次侧滤波电容:滤波电容的决定，可以决定电容器上的Vin(min)，滤波电容越大，Vin(win)越高，可以做较大瓦数的Power ，但相对价格亦较高。
2.4.3 决定变压器线径及线数:变压器的选择实际中一般根据经验，依据电源的体积、工作频率，散热条件，工作环境温度等选择。
当变压器决定后，变压器的Bobbin 即可决定，依据Bobbin 的槽宽，可决定变压器的线径及线数，亦可计算出线径的电流密度，电流密度一般以6A/mm 2为参考，电流密度对变压器的设计而言，只能当做参考值，最终应以温升记录为准。
电源与节能技术R 2023年5月25日第40卷第10期· 93 ·Telecom Power TechnologyMay 25, 2023, Vol.40 No.10申宏伟，等一种基于准谐振技术的反激电源设计AUXCSV 700 VNCP1380D CS Ct DRVFault FB Gnd VCC ZCD U R 6MΩOptocouler_CBU R 10 kΩQ ndf06n60zR 1kΩR 820 mΩVCC R 10 mΩR 22 ΩCSR 12ΩR 1 kΩR 49.9 kΩP1P2TX2S TL431_CBU R 3 kΩR 80ΩR 250 mΩVFaultR 510 ΩR 10Q PN2907A R 10mΩR2130mΩDRV R 200 mΩR 20 kΩVINR 6MΩR 1kΩR 600 kΩR 22ΩR 10.7 kΩVFBC131.36mF IC=0L 3.5mΩ IC=0C 100 pFC 1nFIC=0L 30 μF IC=0I outVOUT VOUTC 220 pF C 20pF IC=0C 47μF IC=0 +C 100 pF IC=0D1N4937VdrainD BZX7920V/PSD DN4148VFBZCD+C 47nF IC=0C 10nF IC=0C 4.7 μF IC=16.95D DN4148D MBR20200CTP+C 1nF IC=0+C 1.4mF IC=0D MUR160RLL 2.2 μF IC=0CSVINDRVVINVCC VINDRV VFB AUXVCC ZCD D DN4148图4 基于准谐振技术的反激电源仿真模型时间/ms5μs/格38.88038.88538.89038.89538.90038.90538.910Y2-0.200.20.40.60.81.0U d r a i n / k VY1-00.20.40.60.81.0 1.0时间/ms5μs/格44.73544.74044.74544.75044.75544.76044.765Y2100200300400500600700800900U d r a i n / k VY1-00.20.40.60.8（a ）15 W ，第4谷底触发（b ）30 W ，第3谷底触发时间/ms5μs/格46.27546.28046.28546.29046.29546.300Y2100200300400500600700800900U d r a i n / k VY1-00.20.40.60.81.0时间/ms2μs/格47.02047.02247.02447.02647.02847.03047.03247.03447.03647.03847.040Y2100200300400500600700800900U d r a i n / k VY1-00.20.40.60.81.0（c ）45 W ，第2谷底触发（d ）60 W ，第1谷底触发图5 不同负载条件下U ds 的仿真波形4 实验验证基于准谐振技术的反激电源样机实物照片如图6所示。
正反激励式准谐振软开关电源摘要：以UCC28600D芯片为核心，结合正、反激励共用方式构建准谐振软开关电源。
以正激励为主，正、反激励相互配合，拓展功率输出能力；采用定功率法设计开关电源变压器，控制反激励电压值略高于输入线电压；有效发挥谐振作用，降低激励管开通损耗和开通噪声，利用滤波电感的续流作用消除正激励整流二极管的关闭噪声。
所设计的开关电源具有高度洁净的输出电压，电源输出口的扰讯电压和开关周期的脉动电压均限制在5 mV以下，整体工作效率达85%，开关电源中正、反激励共用方式具有明显优势。
关键词：开关电源；准谐振；单极性；正反激励早期的开关电源通过强制开通或关闭激励管的方式工作，其开关噪声和开关损耗大，工作效率难以进一步提高。
软开关技术则利用LC谐振来调整开关时刻的电流或电压值，以达到开关损耗最小的目的，在开关噪声和工作效率方面都优于硬开关电源。
因此，谐振式开关电源将得到快速发展。
实现软开关工作的芯片有多种型号，且工作原理各不相同。
例如准谐振反向控制器UCC28600芯片，以反激励电压下降至最低值后开通激励管、激励电流达到峰值或定时关闭激励管的方式工作，单极性输出，其开关频率随输出功率而变化，一般用于小功率电源；谐振模式控制器UCC25600是基本固定谐振频率，利用反馈自动调节开关频率，使电路在谐振与失谐之间调整，改变有效激励功率，双极性输出，一般用于100 W～1 kW的电源。
本文以UCC28600D芯片为基础，研究这类软开关电源的设计要点。
1 UCC28600D芯片工作特点 UCC28600D芯片是多模式准谐振反向控制器，自身功耗低，只有8个端口，电路连接简单。
该芯片内部设置有可变振荡频率的振荡器，自身并不直接决定输出脉冲频率。
其脉冲输出与脉冲关闭方式由芯片的外部电路状态决定：当电压状态检测保护端7的电位下降至最低值(电压谷点)时，开通输出脉冲；当7端口流出的电流达到450 μA(此时端电位为0 V)或者7端口端电压超过3.75 V时，均进入过压保护状态；根据检测到的3端电位值关闭输出脉冲或定时关闭脉冲，准谐振模式或不连续模式下为0.4 V～0.8 V，折返模式下3端口电位固定为0.4 V，不再对激励电流做检测，由内部定时关闭脉冲。
基于UCC28600的准谐振反激式开关电源设计
本文提出了一种基于UCC28600控制器的准谐振反激式开关电源的设计方案，该方案分析了准谐振反激式开关电源的工作原理及实现方式，给出了电路及参数设计和选择过程，以及实际工作开关波形。
实验证明，该方案中所设计的准谐振反激式开关电源具有输入电压范围宽、转换效率高、低EMI、工作稳定可靠的特点。
准谐振技术降低了MOSFET的开关损耗，提高产品可靠性。
引言
准谐振转换是十分成熟的技术，广泛用于消费产品的电源设计中。
新型的绿色电源系列控制器实现低至150 mW 的典型超低待机功耗。
本文将阐述准谐振反激式转换器是如何提高电源效率以及如何用UCC28600设计准谐振电源。
常规的硬开关反激电路
图1 所示为常规的硬开关反激式转换器电路。
这种不连续模式反激式转换器(DCM)一个工作周期分为三个工作区间：( t0 ~ t1)为变压器向负载提供能量。
基于UCC28610的QR反激准谐振开关电源设计1
接下来，我们开始设计电源。
首先确定输入电压范围和输出电压需求。
假设输入电压范围为85V-265V，输出电压为12V。
然后，根据输出功率需
求确定输出电流。
假设输出功率为20W，输出电流为1.67A。
Lmin = (VIN x D^2) / (2 x f x IOUT)
其中，VIN为输入电压范围的最小值，D为输出电压的占空比，f为
开关频率，IOUT为输出电流。
在本设计中，取最小输入电压为85V，输出电压占空比取80%，开关
频率为100kHz，输出电流为1.67A，则可以计算出电感的最小值。
接下来，我们需要选择合适的开关管和二极管。
根据输出功率计算二
极管的平均电流值，然后根据最大反向电压和电流波形选择合适的二极管。
可以选择一个反向电压大于输出电压的二极管，并具有较小的开启压降和
快速恢复特性。
最后，我们需要根据设计需求选择合适的电容来满足输出电压的纹波
要求。
Cmin = (2 x VOUT x (1-D)) / (f x ΔV)
其中，VOUT为输出电压，D为输出电压的占空比，f为开关频率，
ΔV为输出纹波电压。
在本设计中，我们可以选择一个电容的最小值。
