一款基于BCD工艺的过渡模式有源功率因数校正控制器的设计

摘要

随着现代电力电子技术的发展,各种用电设备对电网造成的污染日益严重,为了提高开关电源的效率和减少电网污染,功率因数校正技术(PFC)的研究和应用正成为电力电子学领域关注的焦点。功率因数作为衡量用电质量的一个主要参数,是各种功率因数校正方法的重要选取依据。有源功率因数校正技术不仅可以得到较高的功率因数和较小的总谐波失真(THD),而且可以工作在较大的电压范围内,已经成为提高功率因数的主要方法。升压型(Boost)电路是有源功率因数校正控制电路常采用的电路拓扑结构。本文从目前电力电子学领域的研究热点出发,设计了一款工作在过渡模式的电流模控制的有源功率因数校正控制器。
　　 论文首先阐述了功率因数校正技术的发展和现状,然后介绍了功率因数校正技术采用的电路拓扑结构和实现方法。根据芯片应用场合和指标要求,详细分析和比较各种方法的特点,确定采用工作在过渡模式的电流型有源功率因数校正控制方法。在此基础上提出了适用于Boost型电流模控制的PFC控制芯片XD2656。针对XD2656的工作原理设计了芯片的整体框架,然后根据整体功能完成了子电路模块的设计和仿真以及芯片在典型应用电路中的仿真和测试。为了使芯片在开关电源电路的应用中具有较低的启动功耗和更高的可靠性,在芯片内部集成了欠压锁定电路和过压保护电路；另外芯片内还加入了THD优化的乘法器电路,降低了输入电流的总谐波失真,以期获得更好的功率因数。
　　 本文提出的芯片采用0.4μm40V的BCD工艺进行设计,使用Hspice和Cadence软件进行仿真,并设计了样片的应用电路板进行测试。由仿真结果可以看出XD2656在Boost电路中达到功率因数校正的目的,并在实际电路测试中得到了高功率因数和低THD,电路功能和指标符合设计要求。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

第二章 功率因数校正技术(PFC)介绍

2.1 功率因数校正技术的原理

2.2 功率因数校正技术的方法和分析

2.3 过渡模式的升压型功率因数校正控制电路的系统实现

第三章 芯片的系统设计

3.1 芯片设计的整体功能描述和指标特性

3.2 芯片的模块框图和工作原理

3.3 选择工艺的概述

第四章 芯片的子模块设计和仿真

4.1 欠压锁定电路模块

4.2 电源基准电路模块

4.3 过压保护电路模块

4.4 乘法器电路模块

4.5 逻辑(开关控制)电路模块

4.6 驱动输出电路模块

第五章 芯片整体仿真及验证

5.1 典型应用电路的仿真分析

5.2 硬件电路的测试结果

结束语

致谢

参考文献

研究生期间取得的成果