基于UC3854的BOOST電路PFC變換器的設(shè)計

1、基于UC3854的BOOST電路PFC變換器的設(shè)計1. 設(shè)計指標(biāo)輸入電壓：200VAC250VAC輸入頻率：50Hz輸出直流電壓：400V輸出功率：500W功率因數(shù)：>98%輸入電流THD：<5%2. 開關(guān)頻率綜合考慮效率和變換器體積，選取開關(guān)頻率為100KHz。原理圖3. 電感電感值大小決定了輸入端高頻紋波電流總量，可以根據(jù)計算出的電流紋波總量I來選擇電感值。電感值的確定從輸入正弦電流的峰值開始，而最大的峰值電流出現(xiàn)在最小電網(wǎng)電壓的峰值處：由上式可知，此時的最大峰值電流為3.54A。通常選擇電感中的峰-峰值紋波電流為最大峰值電流的20%左右，故有I=707mA。電感值根據(jù)最低輸入

2、電壓時半個正弦波頂部的峰點的電流來選擇，此時根據(jù)此處電壓和開關(guān)頻率的占空比來選擇： 由上式可得L=1.17mH，取L=1.2mH。4. 輸出電容涉及輸出電容的選擇因數(shù)有開關(guān)頻率紋波電流、2次紋波電流、直流輸出電壓、輸出紋波電壓和維持時間等。在本例中，電容的選擇主要考慮維持時間。維持時間是在電源關(guān)閉以后，輸出電壓任然能保持在規(guī)定范圍內(nèi)的時間長度，去典型值為1550ms?？筛鶕?jù)以下公式確定（能量守恒）：式中，取t=64ms，Vo（min）=300V。，可得Co=914uF，可以選取915uF的電解電容。5. 電感電流檢測采用在變換器到地之間使用一檢測電阻。一般選擇壓降為1V左右的檢測電阻，此處選擇

3、0.25的電阻作為RS,在最壞的情況下（峰值電流達到原值1.25倍），4.4A的峰值電流將會產(chǎn)生最大1.1V的壓降。6. 峰值電流限制UC3854的峰值限制功能，在電感電流的瞬時值電流超過最大值，即2管腳低于低電平時被激活，將開關(guān)斷開。電流限制值有基準(zhǔn)電壓初一電流檢測電阻的分壓來設(shè)置：式中，RPK1和RPK2是分壓電阻；VREF值為7.5V；VRS是檢測電阻RS上的電壓值。通過RPK2的電流大約為1mA，由上可知峰值電流限制在4.4A，RPK1取10k，RPK2取1.5k。7. 前饋電壓信號VFF是輸入到平方器電路的電壓，UC3854平方器電路通常在1.4V4.5V的范圍內(nèi)工作。UC3854內(nèi)

4、有一個鉗位電路，即使輸入超過該值，都將前饋電壓的有效值限制在4.5前饋輸入電壓分壓器有3個電阻RFF1、RFF2、RFF3，及兩個電容CFF1、CFF2。因此它能進行兩級濾波并提供分壓輸出。分壓器和電容形成一個二階低通濾波器，所以其直流輸出是和正弦半波的平均值成正比。前饋電壓VFF分壓器有兩個直流條件需要滿足。在高輸入電網(wǎng)電壓下，前饋電壓應(yīng)不高于4.5V，當(dāng)達到或超過此值時，前饋電壓被鉗制而失去前饋功能。在低輸入電網(wǎng)電壓時，應(yīng)設(shè)置分壓器使前饋電壓等于1.414V，如果不到1.414V 內(nèi)部限流器將使乘法器輸出保持恒定。選取分壓電阻RFF1為900k，RFF2為92.14k，RFF3為7.86k

5、。當(dāng)輸入電壓為AC250V的時候，直流電壓平均值為225V，此時VFF為1.77V；當(dāng)輸入電壓為AC200V的時候，直流電壓平均值為160V，此時VFF為1.41V。8. 乘法器的設(shè)置乘法器、除法器是功率因素校正器的核心。乘法器的輸出調(diào)節(jié)電流環(huán)用以控制輸入電流功率因素提高。因此此乘法器的輸出是個表達輸入電流的信號。與多數(shù)從輸出開始到輸入的設(shè)計任務(wù)不同，乘法器電路的設(shè)計必須從輸入端開始。乘法器有三個輸入端：調(diào)節(jié)電流端IAC（腳6）、來自輸入的前饋電壓端VFF（腳8）、電壓誤差放大輸出端VVEA（腳7），乘法器的輸出是電流信號Imo（腳5）：式中，Km=1是常數(shù)。9. 乘法器輸入電流乘法器的輸入電

6、流來自經(jīng)RVAC的輸入電壓，乘法器在較高電流下有較好的線性度，但推薦的最大電流是0.6mA。在高網(wǎng)電壓時，電網(wǎng)電壓峰值是354V，腳6上的電壓是6V，用580k的電阻值得到的最大的值是0.6mA，因引腳6上的電壓是6V，為使電路正常工作在輸入波形VIN=0處，需要一個偏置電流。在基準(zhǔn)電壓VREF和腳6之間接一個電阻Rb1，IAC就能提供最小偏置電流。，Rb1其值取為150k。10. 乘法器輸出電流乘法器的最大輸出電流Imo出現(xiàn)在低電網(wǎng)線路輸入正弦波的峰值處。0.49mA此時，VVEA為5V，VFF2為2。由上可得，Imo的最大值為1.38mA。電流ISET是乘法器輸出電流的另一個限制點。不能大

7、于3.75/RSET,可得最大值RSET =2.715 k，因此可選2.7 k。為了形成電流環(huán)的反饋回路，乘法器的輸出電流Imo必須與一個正比與電感電流的電流相加，形成負反饋。接在乘法器輸出和電流檢測電阻的電阻Rmo執(zhí)行這一功能，它使乘法器的輸出端成為電感電流和基準(zhǔn)電流的求和結(jié)點。由上式可得Rmo=3.84 k，可選3.9 k。11. 振蕩器頻率振蕩器的頻率由電容CT和電阻RSET來設(shè)定，RSET已知為10 k。開關(guān)頻率fs要設(shè)定為100KHZ，電容即由下式?jīng)Q定：所以CT為4.6nF.12. 電流誤差放大器的補償（1）計算電感電流下降時在檢測電阻兩端所造成的壓降，再除以開關(guān)頻率：此電壓必須等于

8、Vs的峰峰值，即定時電容器上的電壓5.2V，誤差放大器的增益為：。（2）反饋電阻，設(shè)Rci=Rmo=0.8 k，Rcz=GcaRci=5 k（3）電流環(huán)穿越頻率：（4）選Ccz，選擇45°相位范圍，在環(huán)路穿越頻率處設(shè)置零點。（5）選擇Ccp，集電必須在fs/2上，13. 電壓誤差放大器的補償THD為5，選3%的3次諧波交流輸入作為規(guī)范值。1.5%分配做Vff輸入，0.75%到輸出紋波電壓，或1.5%到Vvac。留下0.75%分配到各種非線性器件。（1）輸出紋波電壓：輸出紋波電壓由下式?jīng)Q定，式中fr是2次諧波的頻率：（2）放大器增益的設(shè)置：Vopk必須減少到電壓誤差放大器輸出所允許的紋波電壓，這就是要設(shè)置誤差放大器在2次諧波頻率點上的增益，公式如下：（3）反饋網(wǎng)絡(luò)的數(shù)值：取Rvi為511 k（4）設(shè)置分壓電阻：（5）極點頻率升壓級增益為：在放大器的響應(yīng)的極點上，誤差放大器增益由下式給出：總得電壓環(huán)增益為：為求出截止頻率，設(shè)Gv=1，求解fvi，Xco安排在1/(2fCo),Xcf安排在1/(2fCf)，方程變?yōu)椋?，?00K。14. 前饋電壓濾波電容這些電容確定了交流輸入電流上Vff分配的3次諧波失真，并確定所需衰減的總量。整流后的電網(wǎng)電壓2次諧波含量