交错并联式功率因数校正电路的研制

摘要

目前，国际电工委员会(IEC)对相关电子产品的功率因数已制订了一系列标准，其中，对中小功率的开关电源产品，功率因数已经有了强制性的要求，为了满足市场，特别是欧美市场的需求，相关的电子产品必须满足IEC的功率因数标准，在现有的经济和技术手段下，采用有源功率因数校正(PFC)技术是一个良好的解决措施之一。本文拟采用交错并联技术，进行有源功率因数校正电路的设计，降低了开关器件的应力，降低相关器件的体积和重量，提高系统的动态响应能力，减少了电压纹波和电流纹波，为进一步提高功率因数校正电路的性能提供了一条新途径。
　　 论文采用为双BOOST并联电路，控制方式采用交错并联的方法，基于UC3854BN完成整个装置的设计，UC3854BN的输出信号，通过相关芯片组成的分频电路，获得两路的交错信号；文中依据系统选定的性能指标和开关频率，详细介绍主电路中功率器件如：整流桥、快恢复二极管、开关管、输出电容等的选取，其中开关管引入并联技术，使流过单个开关管的电流减小，保证各功率开关管的热损耗分配合理，提高开关管的可靠性；控制方案以平均电流型控制为核心，对UC3854BN的外围电路的参数选择与环路建模设计进行较深入的研究，根据双闭环控制与前馈网络得到的传递函数，用MATLAB仿真得出各网络的BODE曲线图，验证参数设计的合理。另外还进行耦合电感的相关实验，以探究耦合电感在交错并联PFC电路中的性能。
　　 最后，研制了一台1.2KW交错PFC转换器实验装置，在对主电路、控制电路各器件的静态测试性能的基础上，对系统进行了动态实验，通过得到的两种（分立电感与耦合电感）电感类型的交错并联电路的实验波形及数据进行分析比较，实验结果表明了交错并联PFC电路结构设计的合理，电压纹波和电流纹波小，性能良好。