l 工作原理
图l给出了所设计的用平均电流控制的Boost功率因数校正器电路原理图。
主电路整流桥输出电压ui为正弦波的绝对值,流经R5得相似电流波形,加到乘法器的B输入端,乘法器输出电流为
当输入电压一定时,A和C为常数,imo的波形与B相似。A和C的数值缓慢变化时,不影响imo的波形,imo在R2上的电压降UR2=imoR2=Upref。Upref既是波形控制环路的基准电压,其波形也是正弦波的绝对值。输入电流i的取样电路是一个小电阻R1,取样电压为Uis=iR1。取样电压与基准电压比较得到的误差电压
当波形误差放大器和主电路两者的电压总增益足够大时,误差电压△UE极小,可以忽略,故有
可见输入电流i的波形和乘法器输出电流imo的波形相似。当PWM信号波为高电平时,开关管导通,输入电感电流增大到大于时,PWM信号波变为低电平,开关管截止,这样占空比得到控制从而调节输入电流使之跟随输入电压波形。
为更好地改善输出稳压性能和动态相应速度,还加设了电压前馈乘方功能,由图可知,乘法器C端的值正比于U2,即C∝U2,而B正比于U,即B∝U,所以的值随输入电压的减小而增大,故输入功率常数。即输入功率可以保持恒定。
2 分析设计
2.1 电感器的选择
对于平均电流型控制的UC3854,允许升压级在连续或断续工作模式之间移动,而其性能不变。电感值根据低输入电压时半个正弦波顶部的峰点电流来选择,或根据此处输入电压和开关频率的占空因数选择。关系式如下:
本试验中L=0.45mH。由于铁粉芯材料具有磁导率小、线性度高、饱和磁密大、工作频率范围宽的特点。所以广泛应用于功率因数校正电感的设计。在本设计中电感的选用性价比较高的铁粉芯材料,原边16匝,副边4匝。
2.2 输入电流谐波失真的分析
下面对输入电流的畸变原因做出相应的理论分析:
电流基准信号imo为
其中,iac为乘法器输入电流,Kd为除法器比例系数,Uvea为电压误差放大器输出电压,Kg为平方器比例系数,Uff为前馈电压。
通过分析Boost功率因数校正器控制原理可知,输入电流的波形主要取决于电流基准信号的波形(基波),因此,分析输入电流的谐波失真可转化为分析imo的谐波,实际上,由于Uin是个含有二次谐波(占基波66%)的“馒头”波电压,故Uff和Uvea中的
电压纹波(低频)均是两倍电网频率的二次谐波。
如果假设Uvea和Uff中的二次谐波含量幅值均为平均的1%,即Uvea和Uff表示为