第4章 仿真Boost型功率因数校正电路

线电压调整率 乘法器部分 IAC限幅 零输出 功率限制 频率范围 斜坡峰值 .9 栅极驱动 斜坡谷底电压 输出电压高电平 2 输出电压低电平Iout=200mA 欠压锁定 输出电压上升下降时间 输出峰值电流 失调电压 220 0 ---84012.8 -4 200 1---1 .9 11 .2 0.9 35 1.0 150 2.55 55 170 2-V A mμ振荡器 2 -K15hz V 1 21.5 s 15 2.8 600 24 400 18 17.5 2A V A mA uA mV ns A

mV s mnnV

电流限幅 PKLMT至GT Grv延迟时间 15 使能部分 使能阀值 滞回电压 至Disable的延迟时间 软启动部分 充电电流 0 其他 关断状态下的偏置电流 工作状态下的偏置电流 Vcc开通阀值 Vcc关断阀值 Vcc钳位

2.35 00 300 114 250 12 16 9 110 2 27

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4.1.3 升压电感的计算

电感器由绕组和磁芯组成，起着能量的传递、储存和滤波的作用，决定了输入电流中高频纹波的大小。电感器的设计对发挥电路的特性、效率和作用，以及能否得到满意的校正效果是至关重要的。

电感值的计算如下

电感电流的最大峰值出现在交流输入电压最低且满载时：

Ipk?2P02*1000??9.31A （4-1）

95%Uin（max）95%*160允许电感电流有20%的波动，则

?I?0.2*Ipk?0.2*9.31?1.86A （4-2）

电感电流出现最大峰值时的占空比为

D?Uo?Uin(peak)400?2*160??0.43 （4-3）

Uo400升压电感值为

L?Uin*D2*160*0.43??1.12mH （4-4） fs*?I50*103*1.864.1.4 输出电容的计算

选择输出电容时要考虑开关频率纹波电流、二次谐波电流、直流输出电压、输出电压纹波、维持时间。流过输出电容器的总电流是开关频率纹波电流的有效值和线路电流的二次谐波；通常选择寿命长，低漏阻、能耐较大纹波电流，且工作范围较宽的铝电解电容，并且耐压的选择应留有充分余量，以避免超负荷工作。按输出电压的维持时间要求计算如下：

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第4章 仿真Boost型功率因数校正电路

Co?2P?t2*1000*15ms??800uF （4-5） 2222Vo?V1400?3504.1.5 功率元件

（1）功率开关管

开关管导通时流过的电流为电感电流，电感最大峰值电流为

Ipk(max)?Ipk??I?9.31?0.931?10.231A （4-6） 2考虑到输出二极管的反向恢复电流，则通过功率开关管的峰值电流

IQP?Ipk(max)?Io?10.231?1000?12.849A （4-7） 382开关管承受的最大直流电压Uds考虑到安全裕量，选用的开关管电流电压定额为16A/600V

（2）输出二极管

由于开关频率较高，所以输出二极管要采用快恢复二极管或超快恢复二极管它们的特点是开关特性好、反向恢复快，耐压高、正向电流大、体积小、安装简便。本设计中输出二极管承受的最大直流电压为480V。输出电流Io=Po/Uo=1.25A.考虑到安全裕量，选取定额8A/1200V的快恢复二极管。

4.1.6 Cr、Cs、Lr及VD1、VD2、VD3

Cs的值一般小于10nf,而Cr的值是Cs的20倍以上。取Cs为1nf，Cr为22nf。开关管MOSFET的开关频率fs为50KHz，Lr与Cr谐振，由上述主电路工作阶段的分析可知，Lr和Cr谐振的谐振频率必须是开关频率的几倍，以4

1倍来计算，由谐振关系ω?及ω?2?f，f=200KHz,得Lr为28.78uH。

LCVD1、VD2、VD3可按升压电感最大峰值电流来选择，由上文知升压电感最大峰值电流为Ipk(max)=10.231A。VD1、VD2、VD3的耐压可按Uo和Uo波动量的和来计算。考虑安全裕量VD1、VD2、VD3选择为16A/600V。

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4.2 控制电路

4.2.1 控制电路的结构

通过前面对APFC常用控制方法的分析与比较可知，平均电流型控制因其具有THD和EMI小、对噪声不敏感、开关频率固定等优点，在目前PFC中应用最多。所以从实用性角度考虑，本设计采用平均电流型控制方法。控制芯片选用成本较低、校正效果明显的UC3854控制器。uC3854是一种专门用于功率因数校正的控制器。它包含了平均电流型控制所需的全部功能，其特点是:控制升压PWM变换器的输入端功率因数达到0.99；限制电网电流失真小于5%；采用恒频控制;电流放大器的频带较宽等。它内部包含有电压误差放大器、模拟乘法器/除法器、电流误差放大器、恒频脉宽调制器 (PWM)。另外，还包含栅极驱动器、7.5V基准电压、低电源检测器、过流比较器。UC3854的内部功能方框图如下图所示。

控制电路如下图，核心是电流调节器，由线性乘法器、电流误差放大器和PWM比较器组成。在电流调节器的作用下，输入电流跟踪输入电压呈正弦波形，且与输入电压同相。整个系统采用的是电流内环、电压外环的双闭环控制方案。

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第4章 仿真Boost型功率因数校正电路

LD4D5LrCrRviRCRvdACVsin+D2-D1D2D3CsD6D7RsR1RmoRsvRczRc1Rpk2CpkCczRvfCcpRpk1C3Cvf715Rena543291011RvacRb1166Rff1UC3854A8Rff213Cff1Rff3Cff2C1CssC21412CtRset1 图4-1 控制电路图

4.2.2 电路工作原理

电路的工作原理如下:正比于输入全波整流电压的电流IAC和电压误差放大器的输出电压VVEA及前馈电压VFF在乘法器中相乘，产生基准电流信号IMO，IMO在电阻RMO口上产生的压降具有与输入整流电压相同的波形，输入电流Li通过电流采样电阻Rs产生电流采样电压Us，它与RMO上的电压相减后加在电流误差放大器的输入端。由于电流环是无差的，因此，RMO和RS的电压差等于零，迫使主回路电流跟踪输入整流电压的波形呈正弦波。这一结果的实现是靠PWM开关电路来完成的，电流误差放大器的输出电压与三角波

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