基于UC3854的BOOST电路PFC变换器的设计.docx

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基于UC3854的BOOST电路PFC变换器的设计

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1.设计指标

输入电压：

200VAC～250VAC

输入频率：

50Hz

输出直流电压：

400V

输出功率：

500W

功率因数：

>98%

输入电流THD：

<5%

2.开关频率

综合考虑效率和变换器体积，选取开关频率为100KHz。

原理图

3.电感

电感值大小决定了输入端高频纹波电流总量，可以根据计算出的电流纹波总量ΔI来选择电感值。

电感值的确定从输入正弦电流的峰值开始，而最大的峰值电流出现在最小电网电压的峰值处：

由上式可知，此时的最大峰值电流为3.54A。

通常选择电感中的峰-峰值纹波电流为最大峰值电流的20%左右，故有ΔI=707mA。

电感值根据最低输入电压时半个正弦波顶部的峰点的电流来选择，此时

根据此处电压和开关频率的占空比来选择：

由上式可得L=1.17mH，取L=1.2mH。

4.输出电容

涉及输出电容的选择因数有开关频率纹波电流、2次纹波电流、直流输出电压、输

1.77V；当输入电压为AC200V的时候，直流电压平均值为160V，此时VFF为1.41V。

5.乘法器的设置

乘法器、除法器是功率因素校正器的核心。

乘法器的输出调节电流环用以控制输入电流功率因素提高。

因此此乘法器的输出是个表达输入电流的信号。

与多数从输出开始到输入的设计任务不同，乘法器电路的设计必须从输入端开始。

乘法器有三个输入端：

调节电流端IAC（脚6）、来自输入的前馈电压端VFF（脚8）、电压误差放大输出端VVEA（脚7），乘法器的输出是电流信号Imo（脚5）：

式中，Km=1是常数。

6.乘法器输入电流

乘法器的输入电流来自经RVAC的输入电压，乘法器在较高电流下有较好的线性度，但推荐的最大电流是0.6mA。

在高网电压时，电网电压峰值是354V，脚6上的电压是6V，用580kΩ的电阻值得到的最大的值是0.6mA，因引脚6上的电压是6V，为使电路正常工作在输入波形VIN=0处，需要一个偏置电流。

在基准电压VREF和脚6之间接一个电阻Rb1，IAC就能提供最小偏置电流。

，Rb1其值取为150kΩ。

7.乘法器输出电流

乘法器的最大输出电流Imo出现在低电网线路输入正弦波的峰值处。

0.49mA

此时，VVEA为5V，VFF2为2。

由上可得，Imo的最大值为1.38mA。

电流ISET是乘法器输出电流的另一个限制点。

不能大于3.75/RSET,可得最大值RSET=2.715kΩ，因此可选2.7kΩ。

为了形成电流环的反馈回路，乘法器的输出电流Imo必须与一个正比与电感电流的电流相加，形成负反馈。

接在乘法器输出和电流检测电阻的电阻Rmo执行这一功能，它使乘法器的输出端成为电感电流和基准电流的求和结点。

由上式可得Rmo=3.84kΩ，可选3.9kΩ。

8.振荡器频率

振荡器的频率由电容CT和电阻RSET来设定，RSET已知为10kΩ。

开关频率fs要设定为100KHZ，电容即由下式决定：

所以CT为4.6nF.

9.电流误差放大器的补偿

（1）计算电感电流下降时在检测电阻两端所造成的压降，再除以开关频率：

此电压必须等于Vs的峰峰值，即定时电容器上的电压5.2V，误差放大器的增益为：

。

（2）反馈电阻，设Rci=Rmo=0.8kΩ，Rcz=GcaRci=5kΩ

（3）电流环穿越频率：

（4）选Ccz，选择45°相位范围，在环路穿越频率处设置零点。

（5）选择Ccp，集电必须在fs/2上，

10.电压误差放大器的补偿

THD为5％，选3%的3次谐波交流输入作为规范值。

1.5%分配做Vff输入，0.75%到输出纹波电压，或1.5%到Vvac。

留下0.75%分配到各种非线性器件。

（1）输出纹波电压：

输出纹波电压由下式决定，式中fr是2次谐波的频率：

（2）放大器增益的设置：

Vopk必须减少到电压误差放大器输出所允许的纹波电压，这就是要设置误差放大器在2次谐波频率点上的增益，公式如下：

（3）反馈网络的数值：

取Rvi为511kΩ

（4）设置分压电阻：

（5）极点频率

升压级增益为：

在放大器的响应的极点上，误差放大器增益由下式给出：

总得电压环增益为：

为求出截止频率，设Gv=1，求解fvi，Xco安排在1/（2πfCo）,Xcf安排在1/（2πfCf），方程变为：

，取100K。

11.前馈电压滤波电容

这些电容确定了交流输入电流上Vff分配的3次谐波失真，并确定所需衰减的总量。

整流后的电网电压2次谐波含量是66.2%。

THD是允许的总谐波失真百分比。

用两个等式连解极点，求出极点频率，fr是2次谐波的纹波频率。

选择Cff1和Cff2:

取0.1uF

取1.3uF

12.仿真及波形分析

saber仿真图

输入电压及电流波形

电感电流及全波整流电压波形

输出电压波形

输入电流波形及频谱分析