[电子设计精品] 高功率因数电源报告

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1、高功率因数电源摘　　要高功率因数电源是提高电源输入端功率因数的高性能电源，应用日益广泛。本系统采用有源功率因数校正（APFC）方法，对BOOST主电路拓扑结构的升压电路的输入电流进行控制，使其达到与输入电压同频且相位差为0，功率因数接近于1，从而实现高功率因数电源。系统采用UCC28019作为控制器，提高了电源的功率因数，具有良好的电压调整率和负载调整率，输入电流波形失真度小，且采用单片机对整个系统进行监测，可测量输出电压、输出电流、功率因数以及可实现输出电压自动设置等功能。系统在设计时从布局布线和滤波等方面消

2、除电磁干扰，能够实现电压、电流、功率因数的测量及中文显示功能，界面友好美观。关键词：UCC28019APFCBOOST电路电磁干扰一.方案论证与比较1.总体方案设计与比较方案一采用数字控制方案：采用MCU或DSP通过编程控制完成系统的功率因数校正。框图如图1，MCU时刻检测输入电压、输入电流以及输出电压的值，在程序中经过一定的算法后输出PWM控制信号，经过隔离和驱动控制开关管，从而提高输入端的功率因数。图1数字控制方案结构框图采用数字控制的优点是通过软件调整控制参数，使系统调试方便，减少了元器件的数量。缺点是软

3、件编程困难，采样算法复杂，计算量大，难以达到很高的采样频率，此外还要注意控制器和主电路的隔离和驱动。方案二采用模拟控制方案：采用专用PFC控制芯片来完成系统功率因数的校正。整流后的线电压与误差放大器处理的输出电压相乘，建立电流的参考信号，该参考信号就具有输入电压的波形，同时也具有输出电压的平均幅值。因此在电流反馈信号的作用下，误差放大器控制的PWM信号基本变化规律是成正弦规律变化的，于是得到一个正弦变化的平均电流，其相位与输入电压相同，达到功率因数校正的目的。该方案的优点是，使用专用IC芯片，简单直接，无需软件

4、编程。缺点是电路调试麻烦，易受噪声干扰。模拟PFC控制是当前的工业选择，且技术成熟，成本低，使用方便。通过比较，系统选用方案二，采用TI公司专用PFC控制芯片UCC28019来完成功率因数的校正。12图２、UCC28019控制原理图2.PFC控制方法分析及实现方案：2.1PFC控制方法分析：在开关电源中大容量的滤波电容是导致输入电流畸变引起功率因数降低的主要原因。使输入电流正弦化，并与输入电压同相位，可提高输入电源的功率因数，简称功率因数校正（PFC），PFC有两种控制方法。2.1.1无源PFC（也称被动式PF

5、C）无源PFC一般采用电感补偿方法使交流输入的基波电流与电压之间相位差减小来提高功率因数，但无源PFC的功率因数不是很高，只能达到0.7～0.8。2.1.2有源PFC（也称主动式PFC）有源功率因数校正简称APFC，主要控制输入电流呈正弦波变化，且与输入电压之间的相位差尽可能接近为0，即功率因数接近为1。按照输入电流的控制，有源功率因数校正有以下几种方法：(a)平均电流型：工作频率固定，输入电流连续（CCM），该控制方式的优点有：（1）恒频控制。（2）工作在电感电流连续状态，开关管电流有效值小、EMI滤波器体积

6、小。（3）能抑制开关噪声。（4）输入电流波形失真小。（b)滞后电流型：工作频率可变，电流达到滞后带内发生功率开关通与断操作，使输入电流上升、下降。电流波形平均值取决于电感输入电流。(c)峰值电流型：工作频率变化，电流不连续（DCM）。(d)电压控制型：工作频率固定，电流不连续。2.2实现方案:在本系统中采用了TI公司的UCC2019作为有源功率因数校正的控制器，实现有源功率因数校正，在控制方法上采用了平均电流控制策略。UCC28019为持续传导模式的PFC控制器，满足平均电流控制策略的要求。系统控制原理图如图２

7、。二.电路设计与参数计算1.主回路器件的选择及参数计算：由题可知，主电路采用Boost主电路结构，主电路如图3，交流220V输入，经过EMI滤波，隔离变压器选择250W、18V输出的隔离变压器；R1和R4电阻分压检测交流输入电压U2，Rs2取样电阻检测输入电流I20，阻值取0.1欧，输入电流接近7A，整流桥采用15A金属封装的整流桥，R2和R5电阻分压检测整流桥的输出电压，Rs3取样电阻检测电感中的流过的电流，阻值取0.04欧，R3和R6分压检测输出电压，RL1为电阻可变负载，Rs1取样电阻检测输出电流，阻值取

8、0.05欧。12图3主电路图主电路参数计算：输出电压，电流，输入电压最小值，设系统效率为0.92，功率因数为0.99，因此输入电流有效值为，峰值电流，纹波电流，最大纹波电压为:，因此输入滤波电容为取1uF。电感峰值电流为，电感感值为，取0.2mH.电路工作频率为65KHz，故电感的参数为0.2mH,工作频率65KHz,最大电流10A。开关管要求工作在65KHz，在系统中取IRFP460