采用UC3854的有源功率因数校正电路工作原理与应用10046

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1、釆用LC3854的冇源功率因数校正电路工作原理与应用北京信息职业技术学院100031路秋生简介：木文主要介绍了有源功率因数校正（APFC）的工作原理、电路分类。并对在国内得到广泛应用的IC3854集成电路的典型应用电路、工作原理做了介绍、分析。关键词：功率因数（PF）冇源功率因数校正乘法器除法器一.功率因数校正原理1.功率因数（PF）的定义功率因数（PF）是指交流输入有功功率（P）与输入视在功率（S）的比值。即xcos①二pcos①(1)式中：A表示输入基波电流有效值;Z痂5表示输入电流有效值；¥=}表示输入电流失真系数。c

2、os◎表示基波电压与基波电流之间的相移因数。所以功率因数可以定义为输入电流失真系数（了）与相移因数（COS①）的乘积。可见功率因数（PF）由电流失真系数（了）和基波电压、基波电流相移因数（COS①）决定。COS①低，则农示用电电器设备的无功功率大，设备利川率低，导线、变圧器绕组损耗大。同时，V值低，则农示输入电流谐波分量大，将造成输入电流波形畸变,对电网造成污染，严重时，对三和四线制供电，还会造成中线电位偏移，致使用电电器设备损坏。由于常规整流装置常使用非线性器件（如可控硅、二极管），整流器件的导通角小于180”,从而产生大

3、量谐波电流成份，而谐波电流成份不做功，只冇基波电流成份做功。所以和移因数（COS①）和电流失真系数（V）相比，输入电流失真系数（？）对供电线路功率因数（PF）的影响更大。为了提高供电线路功率因数，保护用电设备，世界上许多国家和相关国际组织制定出相应的技术标准，以限制谐波电流含量。如：IEC555-2,IEC61000-3-2,EN60555-2等标准，它们规定了允许产生的最大谐波电流。我国于1994年也颁布了《电能质量公川电网谐波》标准（GB/T14549-93）o传统的功率因数槪念是假定输入电流无谐波电流（即后入或厂二1）

4、的条件下得到的，这样功率因数的定义就变成了PF二COS①。二・PF与总谐波失真系数(THD：TheTotalHarmonicDistortion)的关系cos①=厶cos①]J1+(77Q)2即PF=cos①J1+(77/0)2(2)三.功率因数校正实现方法由功率因数PF=cos①=l可知，要提高功率因数，冇两个途径:1.使输入电压、输入电流同相位。此时c°s①二1,所以pf^Y。PF=cos①xy=1A=12.使输入电流正眩化。即H（谐波为零），有山即;从而实现功率因数校」E。利用功率因数校正技术可以使交流输入电流波形完全

5、跟踪交流输入电压波形，使输入电流波形呈•纯正弦波,并且和输入电压同相位，此时整流器的负载可等效为纯电阻，所以有的地方乂把功率因数校正电路叫做电阻仿真器。四.有源功率因数校正方法分类1.按有源功率因数校正电路结构分（1）降压式：因噪声大，滤波因难，功率开关管上电圧应力大，控制驱动电平浮动，很少被采用。（2）升/降压式：需用二个功率开关管，有一个功率开关管的驱动控制信号浮动，电路复杂，较少采用。（3）反激式:输出与输入隔离,输出电压可以任意选择,采用简单电压型控制,适用于150W以下功率的应用场合。（4）升压式（boost）:简

6、单电流型控制，PF值高，总谐波失真（THD）小，效率高，但是输出电压高于输入电压。适用于75旷2000W功率范围的应用场合，应用最为广泛。它具有以下优点：•1电路中的电感L适用于电流型控制。•2山于升压型APEC的预调整作用在输出电容器C上保持高电压，所以电容器C体积小、储能大。•3在整个交流输入电压变化范围内能保持很高的功率因数。•4输入电流连续，并且在APFC开关瞬间输入电流小，易于EMI滤波。•5升压电感I■能PIL止快速的电压、电流瞬变，提高了电路工作可靠性。IC3854是一种工作于平均电流的的升压型(boost)A

7、PFC电路，它的峰值开关电流近似等于输入电流，是目前使用最广泛的APFC电路。1.按输入电流的控制原理分(1)平均电流型：工作频率固定，输入电流连续(CCM),波形图如图1(a)所示。TI的UC3854就工作在平均电流控制方式。这种控制方式的优点是：•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滤波器体积小。•3能抑制开关噪声。•4输入电流波形失真小。上一要缺点是:•1控制电路复杂。•2需用乘法器和除法器。•3需检测电感电流。•4需电流控制环路。(2)滞后电流型。丄作频率可变，电流达到滞后带内发生功率开

8、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，波形图如图1(b)所示。(3)峰值电流型。工作频率变化，电流不连续(DCM),工作波形图如图1(c)所示。DCM采用跟随器方法具冇电路简单、易于实现的优点，但存在以下缺点：①功率因数和输入电压险与输出电压V。的比值冇关。