CCM模式功率因数校正电路的分析与设计

摘要

随着电力电子技术的蓬勃发展,各种各样的电子设备被越来越广泛的应用。如何能提高电能的利用效率,减少电子产品对于电网的谐波污染和提高电子产品的可靠性也越来越被重视。功率因数校正(Power Factor Correction,PFC)技术正是解开这些难题的钥匙。功率因数校正电路,通过PWM控制输入电流,保持输入电流跟随整流正弦输入电压并且同相,有效的降低输入电流谐波污染,实现功率因数校正。
　　本文设计了一款 CCM平均电流模式的 PFC集成电路。论文首先对功率因数校正的原理和功率因数校正的方法进行了简要的介绍,并且对本文所采用的有源功率因数校正进行了详细的介绍,包括常见的控制方法,电流导通模式和电流模型的分析。随后对基于Boost变换器结构工作在CCM平均电流模式下的电路模型进行了稳态分析,对双环控制中的电流环和电压环分别进行了理论设计和零极点的分析以及数学推导。
　　本文所设计的功率因数校正电路基于0.25μm15V BCD工艺,工作在CCM平均电流模式下,其典型应用为Boost拓扑结构的AC-DC变换电路。论文采用Hspice软件对此功率因数校正电路的子模块电路和整体电路进行了仿真验证。在300W典型应用下,系统的功率因数能达到0.99以上,THD控制在12％以内。仿真结果表明该功率因数校正电路的各项指标满足设计要求,能有效的实现功率因数校正。

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第一章 绪论

1.1 功率因数校正的定义

1.2 谐波的产生和危害

1.3 功率因数校正的意义

1.4 功率因数校正的研究现状

1.5 本文章节安排

第二章 功率因数校正的原理和方法

2.1 功率因数校正的原理

2.2 功率因数校正的方法介绍

2.3 有源功率因数校正的方法

2.4 有源功率因数校正的电流工作模式

2.5 本章小结

第三章 稳态分析和环路设计

3.1 Boost变换器CCM平均电流模式工作的稳态分析

3.2 PFC系统正常工作时输出纹波分析

3.3 系统环路的理论分析与设计

3.4 本章小结

第四章 PFC电路结构和验证环境

4.1 PFC电路的模块框图

4.2 PFC工作原理

4.3 电路典型验证系统

4.4 本章小结

第五章 核心模块的设计与仿真

5.1 VREF电压基准模块

5.2 IREF电流基准模块

5.3 ICTRL输出电压调制模块

5.4 VM调制信号发生模块

5.5 PWM占空比产生电路

5.6 本章小结

第六章 整体电路仿真与版图设计

6.1 整体电路仿真

6.2 版图设计

6.3 本章小结

第七章 结论

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果