Boost功率因數(shù)校正電路的研究

電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告姓名：王大偉題目：Boost功率因數(shù)校正電路的研究時(shí)間：二〇〇九年七月十二日

實(shí)驗(yàn)Boost功率因數(shù)校正電路的研究一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握Boost功率因數(shù)校正電路的工作原理。2、熟悉UC3854器件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與工作原理。3、了解Boost功率因數(shù)校正電路的調(diào)試和方法。二、實(shí)驗(yàn)電路實(shí)驗(yàn)電路如圖1所示：圖1Boost功率因數(shù)校正電路三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備圖1中各元件及焊接板1套燈箱1個(gè)數(shù)字示波器1臺(tái)萬(wàn)用表1部四、實(shí)驗(yàn)原理Boost功率因數(shù)校正電路的首要任務(wù)是利用Boost變換器將沿正弦半波曲線上升和下降的不同輸入電壓轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的，比輸入正弦電壓幅值稍高的直流輸出電壓。根據(jù)圖1，其工作原理是：在周期T內(nèi)開(kāi)關(guān)管Q1導(dǎo)通一ABS(T)段時(shí)間Ton，電感L儲(chǔ)能。當(dāng)Q1關(guān)斷時(shí)，L的極性顛倒，L同名端的電壓Vo上升到高于輸入電壓Vin。Q1關(guān)斷時(shí)，在Ton期間存儲(chǔ)在L的能量通過(guò)D3傳給負(fù)載和電容C2。這種Boost變換器的輸入—輸出電壓關(guān)系式為在整個(gè)正弦電壓的半個(gè)周期里，導(dǎo)通時(shí)間由PFC（UC3854）控制芯片控制，它檢測(cè)Vo并利用誤差放大器將檢測(cè)值與內(nèi)部基準(zhǔn)電壓比較，通過(guò)負(fù)反饋來(lái)設(shè)置Ton，從而使Vo保持定值不變。Boost功率因數(shù)校正電路的第二個(gè)任務(wù)是檢測(cè)輸入電網(wǎng)的電流并使它變?yōu)榕c輸入電網(wǎng)電壓同相位的正弦波，即實(shí)現(xiàn)輸入電網(wǎng)電流的正弦化。這也由調(diào)整Boost變換器的導(dǎo)通時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)，導(dǎo)通時(shí)間由負(fù)反饋決定，通過(guò)采樣電阻Rs將實(shí)際電網(wǎng)電流采樣并與基準(zhǔn)正弦波電流比較，這兩個(gè)正弦波的差值是誤差電壓，由誤差電壓來(lái)調(diào)節(jié)導(dǎo)通時(shí)間使兩個(gè)正弦波具有相同的幅值。五、電路設(shè)計(jì)1、UC3854內(nèi)部結(jié)構(gòu)及原理（1）UC3854引腳功能說(shuō)明

UC3854引腳功能如表1所示。表1UC3854的引腳（端）功能引腳號(hào)引腳符號(hào)引腳功能(1)GND接地端，器件內(nèi)部電壓均以此端電壓為基準(zhǔn)(2)PKLMT峰值限定端，其閾值電壓為零伏與芯片外檢測(cè)電阻負(fù)端相連，可與芯片內(nèi)接基準(zhǔn)電壓的電阻相連，使峰值電流比較器反向端電位補(bǔ)償至零(3)CAout電流誤差放大器輸出端，對(duì)輸入總線電流進(jìn)行檢測(cè)，并向脈沖寬度調(diào)制器發(fā)出電流校正信號(hào)的寬帶運(yùn)放輸出(4)Isense電流檢測(cè)信號(hào)接至電流放大器反向輸入端，(4)引腳電壓應(yīng)高于-0.5V（因采用二極管對(duì)地保護(hù)）(5)Multout乘法放大器的輸出和電流誤差放大器的同相輸入端(6)IAC乘法器的前饋交流輸入端，與B端相連，(6)引腳的設(shè)定電壓為6V，通過(guò)外接電阻與整(7)VAout誤差電壓放大器的輸出電壓，這個(gè)信號(hào)又與乘法器A端相連，但若低于1V乘法器便無(wú)輸出(8)VRMS前饋總線有效值電壓端，與跟輸入線電壓有效值成正比的電阻相連時(shí)，可對(duì)線電壓的變化進(jìn)行補(bǔ)償(9)VREF基準(zhǔn)電壓輸出端，可對(duì)外圍電路提供10mA的驅(qū)動(dòng)電流(10)ENA允許比較器輸入端，不用時(shí)與+5V電壓相連(11)V檢測(cè)電壓誤差放大器反相輸入端，在芯片外與反饋網(wǎng)絡(luò)相連，或通過(guò)分壓網(wǎng)絡(luò)與功率因數(shù)校正器輸出端相連(12)Rset(12)端信號(hào)與地接入不同的電阻，用來(lái)調(diào)節(jié)振蕩器的輸出和乘法器的最大輸出(13)SS軟啟動(dòng)端，與誤差放大器同相端相連(14)CT接對(duì)地電容器CT，作為振蕩器的定時(shí)電容(15)Vcc正電源閾值為10V～16V(16)GTDRVPWM信號(hào)的圖騰輸出端，外接MOSFET管的柵極，該電壓被鉗位在15V（2）UC3854的電路框圖UC3854的工作原理框圖如圖2所示圖2UC3854的電路框圖（3）UC3854內(nèi)部工作框圖UC3854內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3所示：圖3UC3854內(nèi)部結(jié)構(gòu)2、元器件選擇及參數(shù)計(jì)算（1）采樣電阻Rs的選擇流過(guò)Rs的最大電流Ipk為:在低電網(wǎng)電壓時(shí)Rs壓降不能低于1V,也就是說(shuō)Rs的壓降為1V.即：當(dāng)Po=250W,E=85%,Vin（min）=90V時(shí)，Pin=250/0.85=294，Rs=1/4.61=0.22Ω，取Rs為0.25Ω。（2）定時(shí)器參數(shù)的選擇由于UC3854芯片內(nèi)部設(shè)計(jì)的要求，MD（PFC的5腳）的最大電流Ipmd可由下式?jīng)Q定：Ipmd可達(dá)到0.5mA，通常設(shè)定為0.25mA。則Rt=3.75/0.00025=15KΩ。由于取fs為100KHz，則Ct=830pF。（3）輸出電感L的選擇Boost電感的選擇必須滿足當(dāng)正弦輸入電壓達(dá)到峰值時(shí)有一個(gè)合乎要求的最小電網(wǎng)紋波電流。電感在輸入功率最大和輸入電壓最小時(shí)選擇，這時(shí)正弦波電流峰值Ipk最大，紋波電流為△I，它是當(dāng)Q1導(dǎo)通時(shí)間Ton最大時(shí)對(duì)應(yīng)于L上最小電壓Vp的L的電流改變量。選擇△I=0.2Ipk，則有：因?yàn)?，則有：取Vo=(1+10%)Vin(max),Vin(min)=90V,Vin(max)=270V,則有：當(dāng)f=100kHz(T=10us)，E=85%，Po=250W時(shí)，,取電感L